Устройство и эксплуатация пути

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ  СООБЩЕНИЯ

(ОРЛОВСКИЙ ФИЛИАЛ)

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине:

«УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПУТИ»

 

 

Выполнил:

студент 3-го курса

Ефремов Н.В.

шифр 1014 п/Д  2407

 

 

 

       

 

 

 

 

Москва 2012г.

Часть 1. Построение типовых поперечных профилей земляного полотна

 

ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ земляного полотна – очертание земляного полотна в плоскости, перпендикулярной оси трассы. Проектная отметка поперечного профиля принимается равной высоте бровки земляного полотна, т. е. основной площадки земляного полотна (без учета сливной призмы). При проектировании железной дороги в большинстве случаев применяют типовые поперечные профили, разработанные как для обычных, так и для специфических условий (вечномерзлые грунты, скалы и т. п.). В зависимости от условий, для которых разработаны типовые поперечные профили, они различаются шириной основной площадки, крутизной откосов, наличием полок и т. д. Индивидуальные поперечные профили проектируют для конкретных местных условий, определяя поперечное сечение земляного полотна, обеспечивающее устойчивость откосов и стабильность основания. Их проектируют: для насыпей и выемок высотой (глубиной) более 12 м (в неблагоприятных инженерно-геологических условиях и для меньших размеров); на крутых оползневых и неустойчивых косогорах; при вскрытии водоносных горизонтов; при расположении насыпи на слабых и мокрых основаниях, при пересечении ими болот глубиной более 3–4 м, староречий, речных пойм, озер.

Проектирование групповых профилей насыпи и выемки целесообразно начинать выполнять с построения их основных сооружений. В первую очередь, на чертеже наносится линия земной поверхности с заданным уклоном местности, что для насыпи будет являться ее основанием, а для выемки лишь основанием сопутствующих сооружений. Затем, наносится линия оси основного сооружения. На этой линии от места пересечения с поверхностью земли вверх (для насыпи) или вниз (для выемки) откладывается заданная высота (глубина) сооружения. На полученном уровне проводится горизонтальная линия. На этой линии по обе стороны от оси сооружения, откладывается половина ширины основной площадки земляного полотна. Затем на основной площадке земляного полотна размещается сливная призма, форма которой определяется количеством путей и видом грунта. В случае необходимости при построении выемки на чертеже наносятся кюветы.

На поперечном профиле выемки линия поверхности земли от одной бровки земляного полотна до другой (ширина раскрытия выемки) проводится штриховой линией. Штриховая линия наносится и для отделения основной площадки земляного полотна от сливной призмы.

Если возведение насыпи производится полностью из разработанного грунта выемки то, в качестве сооружения для сбора и отвода воды с нагорной стороны насыпи будет находиться водоотводная канава. Если же тело насыпи возводится из резерва, то он и будет защищать насыпь от подмывов и размывов. Или другой пример. В случае, когда при проектировании выемки отсыпка кавальера не предусматривается, то нагорной канавы тоже может не быть, а ее функцию может полностью на себя взять за банкетная канава. Однако если район прохождения трассы характеризуется большим количеством выпадающих осадков, то наличие только за банкетной канавы может оказаться недостаточным, и поэтому в качестве водоотводных сооружений может применяться как за банкетная, так и нагорная канава. Точно также необходимо поступать при выборе любого из сопутствующих сооружений, таких, например, как бермы, и т. п.

 

Конструктивные элементы поперечных профилей земляного полотна

 

БАНКЕТ – невысокий земляной вал вдоль верхнего края выемки, служащий для защиты бровки и откоса выемки от стекания в нее воды. Банкет устраивают из расположенного вблизи грунта при разработке откоса выемки со скатом 0,01–0,02 в сторону от пути; откос в сторону выемки делается с уклоном 1:1 или 1:1,5. Между верхним ребром откоса выемки и подошвой откоса банкета оставляют полосу шириной не менее 1 м. При крутизне местности более 1:5 банкет не устраивается, так как в этом случае его трудно удержать от сползания или смыва водой.

БЕРМА – уступ земляного полотна, отделяющий его тело от водоотводного сооружения. Берма разделяет также части откосов насыпей и выемок, имеющих различную крутизну; служит для отдаления от тела насыпи воды, текущей в водоотводной канаве или в путевом резерве, либо для отдаления от тела кавальера воды в нагорной канаве, а также способствует повышению устойчивости откосов. Для быстрого стока вод берму всегда планируют с уклоном 0,02–0,04 от тела земляного полотна шириной у подошвы откосов насыпи не менее 3 м (при высоте насыпи до 2 м допускается уменьшение ширины бермы до 1 м), а для линий I и II категории не менее 8 м со стороны будущего пути, при этом, если насыпь построена только под один путь, то со стороны будущего второго пути еще делают уширение на 4,1 м (стандартное междупутное расстояние). Ширина бермы у подошвы кавальеров обычно составляет 1,5 м; в районах со снежными заносами устраивают берму увеличено.

БРОВКА пути – верхняя кромка откоса земляного полотна или канавы. На насыпях бровкой называют линию пересечения основной площадки земляного полотна и ее откоса, в выемках – линию пересечения основной площадки и путевого откоса кювета. В выемках также различают бровку земляного полотна – линию пересечения откоса выемки и обреза. Бровка на насыпях, при подходе к большим и средним мостам, в пределах разлива вод, а также на насыпях вдоль рек и водохранилищ должна возвышаться над наивысшей отметкой наката волны с учетом подпора не менее чем на 0,5 м, бровка не затопляемых водой берм и регуляционных сооружений – не менее чем на 0,25 м. На подходах к малым мостам и трубам бровка находится выше наибольшего уровня высоких вод (с учетом подпора) не менее чем на 0,5 м.

ВЫЕМКА – заглубленное линейное сооружение, построенное на трассе дороги посредством изъятия грунта на заданную глубину и обеспечивающее размещение верхнего строения пути на заданных в проекте железнодорожных отметках ниже поверхности земли. Элементы выемки: основная площадка, кюветы, за кюветные полки (при необходимости), откосы, банкеты или соответствующие планировки грунтовой поверхности (с нагорной стороны), за банкетная и нагорная канавы.

Крутизна и очертания откосов зависят от свойств и состояния грунтов. При глубине выемки до 2 м откосы нередко делают более пологими для уменьшения заносов снегом и песком. Откосы выемок глубиной до 12 м в глинистых, супесчаных и песчаных грунтах при благоприятных природных условиях имеют крутизну 1:1,5.

Поверхностный водоотвод осуществляют обычно по кюветам, банкетам, за банкетной и нагорной канавам. В отдельных случаях, обоснованных расчетами, допускается воду, собираемую с надоткосной площадки, организованно сбрасывать в кювет, соответственно изменяя его сечение и конструкцию. На косогорах круче 1:5 вместо устройства банкета и за банкетной канавы предусматривается планировка площадки однообразным уклоном между бровкой откоса выемки и нагорной канавой, при этом заполняются все местные неровности для предотвращения сосредоточенных выходов поверхностных вод на откос и его размыва.

На крутых косогорах для уменьшения скоростей течения воды в канавах устраивают гасители энергии или в виде исключения допускается ступенчатое размещение отдельных участков нагорной канавы. При этом начало нижнего участка канавы размещают с некоторым перекрытием выхода на косогор верхнего участка.

ЗАБАНКЕТНАЯ КАНАВА – углубление между банкетом и откосом кавальера, собирающее и отводящее от выемки атмосферную воду. Глубина и ширина по дну за банкетной канавы составляет не менее 30 см; крутизна откосов в зависимости от вида грунта (дренирующий, не дренирующий) – 1:1 или 1:1,5; уклон дна устраивается по уклону местности, но не менее 0,005. Ввиду незначительного количества воды, протекающей по за банкетной канаве, ее откосы и дно не защищаются от размыва.

КАВАЛЬЕР – земляной вал правильной призматической формы из грунта, изъятого из выемки и не использованного при возведении насыпи. Кавальеры на косогорах положе 1:5 могут размещаться как с одной стороны, так и с обеих сторон выемки. При этом обеспечивают отвод поверхностных вод из-за кавальеров (как правило, устройством разрывов кавальеров через каждые 50 м). При поперечном уклоне местности от 1:5 до 1:3 кавальеры располагают, как правило, с низовой стороны. С верховой стороны на косогоре круче 1:5 кавальеры отсыпают только в случаях, когда выполнена проверка общей устойчивости откосов с учетом кавальера.

На косогорах круче 1:3 кавальеры обычно не устраивают. Их так же не отсыпают, если существует опасность нарушения устойчивости земляного полотна. Высота кавальеров обычно не превышает 3 м, что обеспечивает достаточную устойчивость откосов выемки под действием веса грунта. Откосы кавальеров имеют крутизну не более 1:1,5, верхняя их поверхность, планируется в полевую сторону с уклоном 0,02 для стока поверхностных вод. Кавальеры располагают параллельно бровкам выемки на расстоянии от них не менее 5 м (на однопутных линиях – от проектной бровки будущего второго пути). Поверхности между бровками и подошвами откосов кавальеров со стороны пути называются обрезами. С нагорной стороны кавальеры отсыпают за забанкетной канавой на расстоянии 0,5 м.

За кавальером с верховой стороны расположена нагорная канава, от которой его отделяет спланированная в полевую сторону берма.

КЮВЕТ – водоотводная канава в выемке, расположенная по обе стороны основной площадки земляного полотна; служит для сбора воды с откосов выемки и с пути. Кювет имеет, как правило, трапецеидальное сечение шириной по дну (после укрепления) 0,4 м и глубиной 0,6 м. Крутизна откосов кюветов со стороны пути не более 1:1,5; полевые откосы имеют ту же крутизну, что и откосы выемки. Продольный уклон кювета обычно равен уклону пути, но не менее 0,002, а в районах с суровым климатом и избыточным увлажнением – не менее 0,003. Если путь в выемке расположен на площадке или имеет уклон менее 0,002, то кювет устраивают с уклоном 0,002 в обе стороны от водораздела, и глубину кювета уменьшают на 0,2 м.

ЛОТОК – инженерное сооружение, устраиваемое в железнодорожной насыпи для пропуска воды. Представляет собой водовод незамкнутого поперечного сечения (обычно трапецеидальной или прямоугольной формы) с безнапорным движением воды. Лотки сооружают в неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях при небольших (до 2 м) высотах насыпи и незначительных (до 4,5 м³/с) расходах воды. Лотки шириной более 1 м перекрываются железобетонными плитами. При сооружении лотков применяют железобетонные, бетонные, каменные, деревянные и другие материалы.

НАГОРНАЯ КАНАВА – продольный водоотвод в выемке, устраиваемый с верховой стороны на участках с поперечным уклоном более 1:5 в сторону железнодорожном пути (при меньшем уклоне устраивается с двух сторон). Нагорная канава перехватывает воду, стекающую по косогору, и отводит ее к ближайшему водопропускному сооружению или в пониженные места рельефа. Наименьшие глубина и ширина по дну канавы (после укрепления) составляют 0,6 м, крутизна откосов – не более 1:1,5. Бровка нагорной канавы с низовой стороны должна возвышаться над расчетным уровнем воды не менее чем на 0,2 м; продольный уклон зависит от рельефа местности, но должен быть не менее 0,005 (0,003 в трудных, например равнинных, условиях). При наличии в выемке кавальеров нагорная канава, как правило, устраивается за кавальером с верховой стороны. Наименьшее расстояние от бровки канавы до бровки выемки, при отсутствии банкета и кавальера составляет 5 м, а до подошвы кавальера – 1–5 м в зависимости от вероятной толщины снежных отложений и фильтрационных свойств грунтов.

РЕЗЕРВ путевой – водоотвод вдоль насыпи, образованный планировкой карьера, из которого был взят грунт для ее отсыпки. Назначение резерва – перехватывать и отводить воду, текущую к телу насыпи. Путевой резерв устраивают с двух сторон насыпи при поперечном уклоне местности меньше 1:10 или с одной нагорной стороны при уклонах от 1:10 до 1:5. При уклонах более 1:5 из-за опасности нарушения устойчивости резерв не делают. Путевой откос резерва должен иметь крутизну не более 1:1,5, а полевой – не более 1:1. Дно резерва профилируют с поперечным уклоном 0,02 от пути в полевую сторону, а при ширине путевого резерва более 10 м для лучшего стока воды дну придают двухскатное очертание с уклоном 0,02 от краев к середине. Продольный уклон дна должен быть не менее 0,002 в сторону ближайшего искусственного сооружения или ложбины.

 

Исходные данные

 

Поперечные уклоны

местности (справа налево) 1/7, 1/19

Количество путей: 2, 1

Категория железной дороги: 3, 1

Род земл. грунта: песчаный, глиняный

Высота насыпи, м – 8,4

Ширина резерва по дну. м справа: 9 слева: 9

Глубина выемки, м – 7,4

Высота кавальера, м - 2

Ширина основной площадки зем. полотна, м :

насыпи: 6,4 выемки: 7,3

Крутизна откосов насыпи и выемки:

в верхней части высотой 6м : 1:1,5

в нижней от 6 до 12 м: 1:1,5

По приведенным расчетным данным и рекомендациям по выполнению чертежей, выполним построение поперечного профиля железнодорожной насыпи и выемки на миллиметровой бумаге, размером 500мм на 900мм, в масштабе 1:100.