ВВЕДЕНИЕ
Железная дорога – транспортная трасса постоянного действия, отличающаяся наличием пути (или путей) из закрепленных рельсов, по которым ходят поезда, перевозящие пассажиров, багаж, почту и различные грузы. Понятие "железная дорога" включает в себя не только подвижный состав (локомотивы, пассажирские и грузовые вагонный т.п.), но и полосу отчуждения земли со всеми сооружениями, постройками, имуществом и правом провоза товаров и пассажиров по ней.
Железнодорожный путь – это основная часть железной дороги, которая должна обеспечивать работу при любых погодных условиях. Кроме того, путь должен принимать нагрузку состава и равномерно распределять ее на участке.
Основные элементы железнодорожного пути – нижнее строение пути, верхнее строение пути.
К элементам верхнего строения пути относятся рельсы, рельсовые скрепления, шпалы – деревянные или железобетонные (или другие типии под рельсовых оснований – железобетонные плиты, блоки, рамы), стрелочные переводы, глухие пересечения, переводные брусья (или железобетонные под стрелочные основания) и балластный слой. Рельсы направляют движение колес в прямых и кривых участках и непосредственно воспринимают нагрузку от подвижного состава, которая через шпалы и балластный слой передается на земляное полотно. Основные геометрические размеры рельсов, их вес, химический состав металла и некоторые другие характеристики, определяет Государственный стандарт.
Номинальная длина рельсов 25 метров.
Рельсовые скрепления предназначены для соединения рельсов между собой и со шпалами (накладки, подкладки и болты) различают стыковые и промежуточные. С их помощью рельсовые звенья соединяют в непрерывные плети. При этом между рельсами остаются стыковые зазоры для возможного удлинения, когда температура воздух повышается, и укорочения, если она понижается. Рельсовый стык – самое напряженное место пути. Более прогрессивная конструкция бес стыкового пути. В этом случае рельсы сваривают в плети длиной 800 м, между которыми укладывают три-четыре рельсовых звена, которые соединяются накладками и болтами.
Стрелочные переводы обыкновенные и перекрестные служат для соединения или ответвления путей. Глухие пересечения применяют для пересечения путей в одном уровне.
Балластный слой – щебеночный, гравийный, асбестовый или песчаный – обеспечивает упругую передачу давления от подвижного состава через рельсы и шпалы на большую площадь оснований площадки земляного полотна и отвод воды от элементов верхнего строения железнодорожного пути, а также устойчивое положение рельсошпальной решетки в продольном и поперечном направлениях.
Нижнее строение из земельного полотна, сточных канав и искусственных сооружений.
Железнодорожные пути делятся на станционные и пути специального назначения. Станционные – это пути в пределах станции, к ним относятся:
· главные;
· приемоотправочные;
· погрузо-выгрузочные;
· сортировочные;
· вытяжные;
· пути локомотивного и вагонного хозяйства (деповские);
· соединительные;
· пути отстоя вагонов;
· весовые;
· выставочные
Пример схемы станции с указанием назначения путей приведен на рис.1.
К путям специального назначения относятся улавливающие и предохранительные тупики, а также железнодорожные пути необщего пользования различных предприятий.
Главные – продолжение путей перегона, предназначены для пропуска и остановки составов, чаще всего не имеют отклонений по стрелочным переводам.
Приемоотправочные пути – предназначаются для приема, стоянки и отправления поездов со станции на перегон.
Сортировочные пути – предназначены для сортировки вагонов, накопления и формирования поездов по назначениям.
Вытяжные – эти пути используются для перестановки составов или вагонов с одного пути на другой.
Улавливающий тупик предназначен для остановки потерявшего способность торможения поезда при движении по затяжному спуску.
Предохранительный тупик исключает выход подвижного состава на маршруты следования поездов и имеет полезную длину (от предельного столбика до упора) не менее 50 м.
Раздельный пункт – это пункт, разделяющий железнодорожную линию на перегоны, регулирующий пропуск поездов, обеспечивающий безопасность движения и необходимую пропускную способность.
Раздельные пункты классифицируются на:
· пункты без дополнительного путевого развития (путевые посты, проходные светофоры при автоблокировке);
· пункты с дополнительным путевым развитием (станции, обгонные пункты и разъезды).
· Разъезды – раздельные пункты с дополнительным путевым развитием, располагающиеся на однопутных линиях, имеющие путевое развитие для скрещения и обгона поездов.
Обгонными называются раздельные пункты на двухпутных линиях, имеющие путевое развитие для обгона одних поездов другими и допускающие в необходимых случаях перевод поезда с одного главного пути на другой.
· Станция – это раздельный пункт, имеющий путевое развитие и предназначенный для приема, отправления, скрещения и обгона поездов, приема к перевозке, выдачи грузов, обслуживания пассажиров, а также для выполнения технических операций и операций подачи вагонов на железнодорожные пути необщего пользования предприятий. Характерной особенностью станции является наличие маневровой работы.
Железнодорожные станции играют важнейшую роль в обеспечении перевозочного процесса. На них зарождаются, перерабатываются и погашаются вагон потоки и поезд потоки, около 80% времени оборота вагонов приходится на нахождение их на станциях. Они классифицируются по назначению, характеру и объему работы, и схемам путевого развития.
В зависимости от основного назначения и характера работы железнодорожные станции классифицируются на:
· промежуточные (в том числе обгонные пункты и разъезды);
· участковые;
· сортировочные;
· пассажирские;
· грузовые;
· специальные.
К специальным станциям относятся портовые и промышленные.
Промежуточные станции служат для скрещения и обгона поездов, посадки и высадки пассажиров, погрузки и выгрузки грузов и багажа, маневровых операций по отцепке вагонов от сборных поездов и прицепки к ним, обслуживания железнодорожных путей необщего пользования (при их наличии) и др.
Участковые станции предназначены в основном для смены локомотивов и бригад, технического обслуживания составов поездов, расформирования и формирования сборных и участковых поездов, выполнения пассажирских и грузовых операций (в большем объеме, чем на промежуточных станциях) и др.
Сортировочные станции сооружаются для массового расформирования поездов, формирования сквозных поездов, а также участковых, сборных и вывозных поездов, отправляемых на прилегающие участки, и передаточных поездов на другие станции узла.
Пассажирские станции устраиваются в крупных городах и предназначаются для обслуживания пассажиров, приема и выдачи багажа и почты. Операции по ремонту и экипировке пассажирских составов осуществляют в технических парках этих станций, а при значительном числе пассажирских составов сооружают специальные пассажирские технические станции.
Грузовые станции, главная задача которых состоит в погрузке–выгрузке грузов и перегрузке их с одного вида транспорта на другой, подразделяются на станции общего пользования, станции, обслуживающие преимущественно предприятия и склады, и специальные грузовые станции (перегрузочные, портовые и нефтеналивные).
По расположению приемоотправочных путей и парков станции классифицируются на:
· продольные;
· полупродольные;
· поперечные.
По количеству главных путей станции классифицируются:
· однопутные;
· двухпутные;
· многопутные.
По принадлежности различают магистральные и немагистральные станции.
В зависимости от схемы различают станции сквозного и тупикового типов.
В зависимости от объема и сложности работы станции делятся на внеклассные, I, II, III, IV, V классов. Класс устанавливается оценкой показателей, характеризующих работу за год, в условных единицах (баллах). К числу показателей относятся грузовая работа (погрузка и выгрузка на путях общего и необщего пользования); сортировка вагонов с мелкими отправками и контейнерами; переработка транзитных и местных вагонов, отправление и пропуск поездов со сменой локомотивов и бригад и отдельно без смены, подготовка вагонов к перевозке пассажиров и грузов, санитарная их обработка и льдоснабжение. Для единиц объема каждого вида работ ОАО «РЖД» установлено число баллов. Станции, у которых сумма баллов более 85, относятся к внеклассным; более 32 до 85 – к I классу, более 14 до 32 – II, более 4 до 14 – III, более 0,7 до 4 – IV, до 0,7 – к V классу. Показатели работы пассажирской станции: число отправленных поездов и пассажиров в прямом, местном и пригородном сообщениях за сутки; общая площадь вокзальных помещений. Объем работы внеклассной пассажирской станции – более 80 баллов, соответственно I класс – более 30 до 80, II – более 20 до 30, III – до 20 баллов.
В местах пересечений или слияния нескольких железнодорожных направлений (не менее трех) образуются железнодорожные узлы. В большинстве случаев в состав узла входят несколько станций, соединительные пути, путепроводные развязки. В крупных узлах станции специализируются по роду выполняемой работы (сортировочные, пассажирские, грузовые).
Для выполнения пассажирских, грузовых и технических операций станции и узлы, кроме путевого развития, должны иметь комплекс технических устройств, в том числе пассажирские и грузовые устройства, сооружения локомотивного и вагонного хозяйств, устройства водоснабжения, энергоснабжения, связи и СЦБ, служебно-технические и культурно-бытовые здания, жилые поселки. Все эти устройства и сооружения взаимно связаны между собой в общем процессе работы станции или узла и составляют единый комплекс. Размеры отдельных устройств определяются объемом работы.
ГАБАРИТЫСООРУЖЕНИЙ
ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ
Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение.
Верхнее строение пути представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсошпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балластный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.
Толщина балластного слоя и расстояние между шпалами должны быть такими, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки.
Верхнее строение пути, подверженное воздействию неблагоприятных факторов (проходящие поезда, атмосферные осадки, ветер, колебания температуры), должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным.
Балластный слой
Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна; обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выравнивания рельсошпальной решетки в плане и профиле; отвод от нее поверхностных вод. Во избежание переувлажнения основной площадки вода не должна задерживаться на поверхности балластного слоя.
Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.
Путевой щебень, применяемый на железных дорогах России, выпускают в виде двух основных фракций с размерами частиц 25... 60 и 25... 50 мм. Для балластировки станционных путей и применения в качестве строительного материала стандартом предусмотрен также мелкий щебень с размерами частиц 5...25 мм.
Балластный слой укладывают в виде призмы, которая имеет откосы крутизной, как правило, 1:1,5. Ширина ее верхней части, устанавливается техническими условиями.
Шпалы
На железных дорогах России наряду с деревянными получили широкое распространение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой. Их достоинствами являются долговечность (40...50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути и плавности хода поездов, что обусловлено одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме того, применение железобетонных шпал позволяет сберечь древесину для других нужд. Благодаря указанным качествам они уже используются на главных путях всех основных направлений сети, в том числе на участках скоростного движения поездов.
К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, наличие электропроводности, высокая жесткость и сложность крепления рельсов к ним. Для повышения упругости пути с железобетонными шпалами под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока применяют рельсовые скрепления специальной конструкции с электроизоляционными деталями.
Железобетонные шпалы изготавливают из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой проволоки периодического профиля диаметром 3 мм.
Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют их эпюрой. На железных дорогах России применяют три эпюры, соответствующие укладке 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.
На станциях метро и при устройстве смотровых канав в депо вместо сплошных шпал используются полушпалы, заглубленные в бетон.
Рельсы
Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы. Кроме того, на участках с автоблокировкой рельсы служат проводниками сигнального тока, а при использовании электротяги — проводниками обратного тягового тока.
Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для их изготовления служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на несколько типов: Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает рельс, а число — округленное значение массы, кг, одного погонного метра рельса.
Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, рациональной формой рельса считается двутавровая, одновременно обеспечивающая и меньший расход металла.
Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65.
Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м. В качестве уравнительных рельсов для бесстыкового пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46; 12,42 и 12,38 м).
Срок службы рельсов, измеряемый числом тонн брутто проследовавшего по ним груза до их перекладки, в среднем составляет для термически упрочненных рельсов Р65 500 млн т, а для Р50 — 350 млн т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65.
Бесстыковой путь
В настоящее время на железных дорогах широкое распространение получил наиболее совершенный бесстыковой путь. Благодаря устранению стыков ослабляется динамическое воздействие на путь, существенно уменьшаются износ колес подвижного состава и сопротивление движению поездов, что снижает расход топлива и электроэнергии на обеспечение тяги поездов. Значительное сокращение числа стыковых скреплений посредством сварки отдельных рельсовых звеньев в плети позволяет сэкономить до 1,8 т металла на каждый километр пути, снизить расходы на его содержание и ремонт. Срок службы рельсов бесстыкового пути возрастает примерно на 20 % по сравнению со стыковым, деревянных шпал — на 8... 13%, балласта (до очистки) — на 25%, а затраты труда на текущее содержание пути снижаются на 10...30%.
Для бесстыкового пути рельсовые плети изготавливают, как правило, из термически упрочненных рельсов Р65 или Р75 стандартной длины, не имеющих болтовых отверстий. Рельсы сваривают электроконтактным способом на стационарных или передвижных контактно-сварочных машинах.
Между сварными плетями укладывают 2—4 пары уравнительных рельсов длиной 12,5 м или переменной длины (12,5; 12,46; 12,42 и 12,38 м) для сезонного регулирования длины плетей перед летними и зимними периодами. Весь комплект уложенных на путь уравнительных рельсов называется уравнительным пролетом. Для обеспечения необходимой прочности пути рельсовые стыки в уравнительных пролетах соединяют только шестидырными накладками и стыковыми болтами из стали повышенной прочности.
На первых этапах внедрения бесстыкового пути длина сварных плетей на сети железных дорог России обычно не превышала 800 м, что соответствовало длине специальных поездов, которые составляли из платформ, оборудованных роликами. Этими поездами плети доставляли на перегон. С 1986 г. после многолетних опытов разрешена укладка плетей, длина которых совпадает с длиной блок-участка и даже перегона, с введением ряда дополнительных требований к их изготовлению и эксплуатации.
Одна из основных особенностей бесстыкового пути состоит в том, что длина хорошо закрепленных рельсовых плетей при повышении или понижении температуры не может изменяться. Вследствие этого в них возникают значительные продольные растягивающие или сжимающие силы, достигающие 100...200 кН, действие которых в жаркую погоду может привести к выбросу пути в сторону, а в сильный мороз — к излому плети с образованием опасного зазора. Поэтому бесстыковой путь обычно укладывают на железобетонных шпалах с раздельным скреплением и щебеночном балласте. Балластную призму тщательно уплотняют.
Применение бесстыкового пути особенно эффективно на участках скоростного движения поездов. На этих участках к верхнему строению пути предъявляют повышенные требования, уделяя особое внимание предотвращению и устранению волнообразного износа поверхности катания рельсов, который ликвидируется их обработкой, осуществляемой специальными рельсошлифовальными поездами.
Для безопасного движения поездов необходимо, чтобы локомотивы, вагоны и грузы на открытом подвижном составе могли свободно проходить мимо устройств и сооружений, расположенных вблизи пути, не задевая их, а также мимо следующего по соседним путям подвижного состава. Это требование обеспечивается габаритом приближения строений и габаритом подвижного состава.
Габаритом приближения строений называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, внутрь которого, помимо подвижного состава, не должны входить никакие части сооружений и устройств. Исключение составляют лишь те устройства, которые предназначены для непосредственного взаимодействия с подвижным составом (вагонные замедлители в рабочем состоянии, контактные провода с деталями крепления, поворачивающаяся часть колонки при наборе воды и др.).
Габаритом подвижного состава называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен помещаться как груженый, так и порожний подвижной состав, расположенный на прямом горизонтальном пути.
Габарит приближения строений С применяется при строительстве новых линий, постройке вторых путей, электрификации железных дорог и других видах реконструкции общей сети и подъездных путей (от станции их примыкания до территории предприятия).
Габаритные расстояния по высоте измеряют от уровня верха головки рельса, горизонтальные расстояния — от оси пути. Очертание I—II—III установлено для перегонов и путей на станциях (в пределах искусственных сооружений), на которых не предусматривается стоянка подвижного состава, очертание Iа—IIа—IIIа—IVa — для остальных путей станций. Высота габарита указана на рисунке дробью: числитель — для контактной подвески с несущим тросом, знаменатель — без него. Ширина габарита приближения строений С составляет 4900 мм.
В габарите для перегонов на расстоянии от оси пути 1745 мм предусмотрен скос высотой 1070 мм от уровня верха головки рельса для перил на мостах, эстакадах и других искусственных сооружениях.
Расстояние от оси пути до линии приближения строений (вновь строящиеся здания, заборы, опоры контактной сети и линий связи) составляет 3100 мм.
Государственным стандартом установлен также габарит Сп, отличающийся от габарита С отдельными размерами (например, высота для габарита Сп равна 5500 мм). Требованиям этого габарита должны удовлетворять сооружения и устройства депо, мастерских, грузовых районов, складов, портов, промышленных предприятий, а также между территориями этих предприятий, т. е. там, где скорости движения сравнительно невысоки.
Подвижной состав габарита 1-Т допускается к обращению по всем путям общей сети железных дорог, подъездным путям и путям промышленных предприятий, а подвижной состав габарита Т — по путям общей сети железных дорог, подъездным путям промышленных предприятий, сооружения и устройства на которых отвечают требованиям габаритов С (с очертанием верхней части для неэлектрифицированных линий) и Сп.
Габариты 1-ВМ, 0-ВМ, 02-ВМ и 03-ВМ установлены для подвижного состава, допускаемого к обращению по железным дорогам колеи как 1520 (1524), так и 1435 мм.
Расстояния между осями смежных путей определяются условиями обеспечения безопасности движения поездов и личной безопасности людей, находящихся на междупутьях. При этом учитываются соответствующие размеры габаритов подвижного состава и приближения строений. Согласно ПТЭ расстояния, мм, между осями путей на прямых участках должны быть не менее указанных:
· На перегонах двухпутных линий -4100
· На трех- и четырехпутных линиях между осями второго и третьего путей - 5000
· На станциях между осями смежных путей - 4800
· На путях второстепенных и грузовых районов - 4500
Расстояния между осями путей на прямых участках перегона Расстояние между осями второго и третьего путей 5000 мм позволяет оставить в междупутье инвентарь и инструмент для ремонта пути при следовании поездов по этим путям.
Между осями путей, предназначенных для непосредственной перегрузки грузов из вагонов в вагон, может быть допущено расстояние 3600 мм.
В кривых участках размеры междупутья, а также расстояние между осью пути и габаритом приближения строений, зависящие от радиуса кривой, скорости движения, месторасположения пути (перегон или станция) и других факторов, устанавливаются согласно нормам, приведенным в указаниях по применению габаритов приближения строений.
Железные дороги принимают к перевозке и негабаритные грузы, которые, будучи погружены на открытый подвижной состав, выходят за пределы габарита погрузки.
Габаритом погрузки называется предельное поперечное (перпендикулярное оси пути) очертание, в котором, не выходя наружу, должен размещаться груз (с учетом упаковки и крепления) на открытом подвижном составе при нахождении его на прямом горизонтальном пути.
Негабаритные грузы могут быть перевезены при принятии специальных мер предосторожности. Для проверки габаритности грузов, погруженных на открытый подвижной состав, их пропускают через габаритные ворота. Габаритные ворота представляют собой раму, внутри которой по очертанию габарита погрузки шарнирно укреплены планки. Если открытый подвижной состав с грузом пройдет ворота, не касаясь планок, то габарит не нарушен. Изменение положения планки укажет на место, не соответствующее габариту.
В зависимости от высоты, на которой груз выходит за габарит погрузки, установлены зоны нижней, боковой и верхней негабаритной. Кроме того, для более точного определения условий пропуска грузов при наличии верхней негабаритности на двухпутных линиях дополнительно введена зона совместной боковой и верхней негабаритности.
Порядок определения негабаритности грузов, приема их к перевозке и погрузке, отправления и следования поездов изложен в Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов по железным дорогам колеи 1520 мм.
ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ
Земляное полотно должно обладать следующими свойствами:
· высокой прочностью, надежностью и долговечностью;
· способностью выдерживать поездную нагрузку без каких-либо разрушений и допускать лишь упругие деформации, исчезающие после снятия нагрузки. Остаточные изменения должны быть столь ничтожными, чтобы поддержание земляного полотна в постоянной исправности не требовало больших трудовых затрат и производилось без длительных перерывов в движении поездов;
· иметь надежную защиту от разрушающего воздействия воды, ветра и других природных факторов, не допускать неравномерных вспучиваний при промерзании грунтов и неравномерного оседания при оттаивании;
· допускать, как правило, использование для сооружения местных грунтов, в том числе в качестве основания;
· иметь конструкцию, благоприятствующую широкому применению средств механизации как при сооружении, так и при эксплуатации.
Все защитные, укрепительные и водоотводные устройства земляного полотна должны в возможно лучшей мере отвечать своему назначению, обладать продолжительным сроком службы, не требовать больших затрат на сооружение и содержание в процессе эксплуатации. Сооружение их необходимо предусматривать при возможности из местных и недефицитных материалов.
Важнейшим условием прочности и устойчивости земляного полотна является наличие постоянно исправно действующих водоотводных сооружений, являющихся составной частью земляного полотна, обеспечивающих беспрепятственный и быстрейший сток к ним воды, как с прилегающей территории, так и выпавшей на поверхность земляного полотна.
Грунты для земляного полотна
Земляное полотно обычно сооружают из местных грунтов, обладающих различными физико-техническими характеристиками (плотностью, пористостью, влажностью и другими), от которых зависят стабильность и долговечность сооружений земляного полотна.
Грунты, используемые для земляного полотна, подразделяются на:
· скальные – залегающие в виде монолитного или трещиноватого массива;
· рыхлые – крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Для насыпей и оснований земляного полотна наиболее желательны крупнозернистые грунты (щебеночные, галечные, гравийные, крупно- и среднезернистые песчаные), которые обладают высокой несущей способностью, хорошо пропускают воду, не изменяют своих свойств при насыщении водой и ее замерзании. Однако грунты земной поверхности чаще представлены глиной и смесью ее с песком – супесью и суглинками. Соответственно и земляное полотно в большинстве случаев приходится сооружать именно из этих грунтов.
Глинистые грунты – пластичная осадочная горная порода. Имеют очень малые размеры частиц (менее 0,005 мм) чешуйчатой формы. Толщина частиц в десятки раз меньше их других размеров, вследствие чего они обладают большой суммарной поверхностью в единице объема, достигающей нескольких квадратных метров на 1 см3 грунта. Этим определяется большая влагоемкость грунта. Глинистые частицы соединены между собой преимущественно коллоидными связями.
В сухом состоянии такие грунты обладают высокой несущей способностью, но при увлажнении сцепление частиц постепенно утрачивается и грунт становится пластичным, деформирующимся при незначительном силовом воздействии. Глинистые грунты плохо пропускают воду, а при замерзании подвергаются неравномерному вспучиванию.
Содержание глинистых частиц в глинистых грунтах от 30 до 60% и более, в суглинке от 10 до 30% и в супесях от 3 до 10%. Остальное представлено пылеватыми и песчаными частицами. Чем больше в глине содержится песка, тем лучше физико-технические свойства грунтов.
Меловые грунты быстро насыщаются водой и в таком состоянии становятся неустойчивыми. Тальковые и трепельные грунты подвергаются растворению, вымыванию грунтовой водой и слабо пропускают воду. Возведение земляного полотна из таких грунтов, как правило, не допускается. В гипсовых грунтах в результате растворения и вымывания водой часто образуются карсты – подземные пустоты (пещеры, полости, ходы), которые могут обрушиться и образовать поверхностные провалы (воронки). Использование таких грунтов в качестве основания земляного полотна также не допускается
Нельзя использовать для насыпей засоленные грунты, содержащие более 8% легкорастворимых солей, а также торф, ил, песок с примесью ила и илистые суглинки. Содержащиеся в грунтах соли растворяются в воде, в результате теряется несущая способность грунта, и сооружение быстро разрушается; неустойчивость насыпей из торфа и илистых грунтов объясняется разложением органических веществ.
Лёссы и лёссовидные суглинки обладают большой пористостью (до 46–55%), а частицы их связаны друг с другом водорастворимыми солями. В сухом состоянии эти грунты обладают высокой несущей способностью, но при насыщении водой соли растворяются, и грунт теряет связность и способность сопротивляться внешним нагрузкам. Возведение земляного полотна из этих грунтов требует соблюдения ряда ограничений и дополнительных требований.
Песчаные грунты – это скопление мелких твердых частиц, представляющих собой продукт выветривания горных пород. Они обладают хорошей способностью пропускать влагу и являются отличным материалом для основания и массива земляного полотна.
Скальные грунты – это изверженные или осадочные породы (граниты, базальты, диориты и другие), обладающие прочностью в водонасыщенном состоянии не менее 5 МПа (50 кгс/см2). Если породы имеют предел прочности в водонасыщенном состоянии менее 50 кгс/см2 (например, мергели, доломиты) или не менее 50 кгс/см2, но поддаются в воде растворению или размягчению (например, гипс), то такие грунты относят к полускальным грунтам.
Для отсыпки насыпей обычно используют грунт, разрабатываемый при устройстве выемок. Чтобы избежать ссыхания в комья или переувлажнения, его надо разравнивать и уплотнять до окончания каждой смены. Отсыпку грунта обычно ведут от краев насыпи к середине. На переувлажненных и слабых основаниях насыпь на высоту до 3 м отсыпают от середины к краям, чем достигается отжатие из-под насыпи слабых и разжиженных грунтов основания; за пределами этой высоты отсыпку насыпи ведут в обычном порядке – от краев к середине. По мере возведения насыпь подвергают уплотнению перемещающими грунт транспортными средствами и специальными уплотнительными машинами.
Наибольший эффект уплотнения проявляется при оптимальной влажности, которая достигается увлажнением сухих или осушением излишне увлажненных грунтов.