Несоблюдение правил проектирования, возведения и содержания земляного полотна может привести к появлению в нем различных деформаций, повреждений и к разрушению. Масштабы их могут быть разными: от незначительных просадок до крупных разрушений типа обвалов или размывов, создающих угрозу безопасности движения поездов либо приводящих к длительным перерывам или ограничениям скорости движения.

 Следствием деформаций является повреждение основной площадки земляного полотна, основания земляного полотна, его тела и откосных частей, а также различных устройств при земляном полотне. Для принятия правильных оздоровительных мер целесообразно провести разделение деформаций земляного полотна на группы. Нельзя забывать о том, что внешним проявлением одних деформаций могут служить признаки, свойственные другим деформациям. Кроме того, одни виды деформаций в процессе развития могут вызвать другие. Например, деформации основной площадки насыпи переходят в деформации ее откосных частей.

 Причиной деформаций земляного полотна и нарушения работы различных устройств на пути могут служить также стихийные явления природы. Например, снежные лавины способны разрушать земляное полотно, верхнее строение пути, устройства энергоснабжения и связи, постоянные и временные сооружения.

 Теперь остановимся на рассмотрении основных видов дефектов, повреждений и разрушений земляного полотна, причинах их возникновения, способах предупреждения и ликвидации.

 Углубления в основной площадке. Главными причинами замкнутых углублений под шпалами, называемых балластными корытами (рис. 1.21), являются недостаточная толщина балластного слоя, плохое уплотнение или недостаточная прочность грунта основной площадки¹; переувлажнение грунта из-за необеспечения отвода воды, несоответствие верхнего строения пути обращающимся нагрузкам, остаточные углубления в основной площадке от шпал при постройке. Если не ликвидировать эти углубления, то постепенно они увеличиваются и захватывают большую длину вдоль пути (рис. 1.22). Такие углубления называют балластными ложами. Дальнейшее развитие лож или наличие разнородных, неодинаково уплотненных грунтов приводит к образованию балластных гнезд (рис. 1.23) или отдельных грязевых мешков в теле насыпи.
 

 Углубления в основной площадке приводят к просадкам пути, возникновению пучин и даже к обрушению откосов насыпей. О наличии углублений в основной площадке могут свидетельствовать следующие признаки: частые просадки шпал, выплески балласта, бугры на междупутье, выпирание грунта в кюветы, грязевые свищи на откосах, резкое отличие растительности по яркости и сочности.
 

 Балластные корыта лучше всего ликвидировать сплошной односторонней или двусторонней срезкой верха земляного полотна и заменой его на балласт с устройством гидроизоляции, как это показано на рис. 1.24, а, б. Если балластные корыта возникают на станционных путях, то целесообразно сделать местную вырезку грязного грунта, заменить его свежим, утрамбовать и покрыть (под балластным слоем) слоем гидроизоляции, например битумом или асфальтом (рис. 1.24, в). Возможна также цементация корыт (рис. 1.24, г).

 При наличии балластных лож целесообразно устройство поперечных прорезей (см. рис. 1.22). Для этого создана специальная машина-прорезекопатель.

 Не следует лишь путать ложа и корыта. Очевидно, что при наличии корыт устройство поперечных прорезей бессмысленно. При балластных гнездах или мешках лучше всего забить в тело насыпи наклонно трубы с отверстиями (перфорированные трубы), через которые вода вытечет наружу (см. рис. 1.23).

 Можно упомянуть об опыте Западно-Сибирской дороги, использовавшей пневмопробойники для устройства отверстий, которые служат водоотводом.

 Пучины. При замерзании воды наблюдается расширение ее объема (на 9%). Это приводит к возникновению пучин в виде горбов, впадин и перепадов. Промерзание грунта содействует поднятию грунтовой воды снизу к замерзающей массе грунта.

 Балластные пучины возникают в первой половине зимы. Высота (или глубина) таких пучин около 50 мм. Грунтовые пучины образуются во второй половине зимы, их высота достигает 150 - 200 мм.

 Балластные пучины появляются при наличии балластных корыт, в которых замерзает вода, грязного балласта, насыщенного водой, неисправных кюветов и отложений грунта на обочинах. Таким образом, ликвидация балластных пучин сводится к устранению перечисленных недостатков.

 Сложнее обстоит дело с грунтовыми пучинами. Главная причина их возникновения - сочетание пучащего грунта с грунтовой (подземной) водой в зоне промерзания. Практические способы ликвидации грунтовых пучин довольно многообразны.

 Первая группа этих способов состоит в том, чтобы пучащий грунт, расположенный под основной площадкой, вывести из зоны промерзания. С этой целью путь поднимают на дополнительный слой балласта или устраивают подушки из теплоизолирующих материалов (например, из шлака, отходов асбестового производства или пенопласта), с помощью которых грунт как бы «укрывается теплым одеялом».

 Подушки делают накладными, врезными и комбинированными. Пример устройства врезной подушки показан на рис. 1.25.
 

 При подъемке пути на балласт или устройстве накладных подушек приходится переустраивать поверхностные водоотводы (чаще всего кюветы). При врезных подушках воду из котлована для подушки отводят в углубленные кюветы (в одну или обе стороны). Возможна также закладка дренажных труб (трубофильтров) по бокам котлована.

 При подъемке пути на новый балласт суммарная толщина балластного слоя приблизительно должна равняться глубине промерзания. При подъемке на асбестовый балласт можно уменьшить общую толщину слоя, так как асбест промерзает на 20% меньше щебня или гравия. Толщина подушек из шлака колеблется в пределах 0,6 - 0,85 м. При подъемке пути на балласт или устройстве накладных подушек вдоль пути делают отводы длиной около 200 м с каждой стороны подушки. Это необходимо, чтобы выполнить требования технических условий на допустимую крутизну элементов продольного профиля пути. В качестве материала тепловой изоляции грунтов земляного полотна наиболее экономично использовать жесткие пенопласты на основе полистерола в форме плит. Пенопласты - это материалы, имеющие ячеистую структуру с системой изолированных друг от друга пор, содержащих газ.

 Ко второй группе способов ликвидации грунтовых пучин относятся различные методы осушения пучащих грунтов. В основном используют подкюветные или закюветные дренажи (см. п. 1.4). Успех в использовании дренажей достигается лишь в том случае, если грунт хорошо отдает воду. В глинистых грунтах нередко содержится много связанной воды. Полагают, что в этом случае целесообразно устройство вентиляционных дренажей, особенностью которых является прокладка трубы с отверстиями в верхней зоне дренажного заполнителя. Через каждые 15 м вдоль дренажа из этой трубы делают вытяжки над поверхностью земли. Они обеспечивают вентиляцию и, следовательно, испарение связанной воды.

 К третьей группе способов ликвидации пучин относят замену пучащего грунта дренирующим.

 Размывы и подмывы. По данным МПС наибольшее число деформаций земляного полотна связано с разрушительным действием воды после ливней или бурного снеготаяния. Непосредственные причины размывов подразделяются так: переливы воды через путь - 40%, разрушения укрепительных сооружений - 30%, недостаточность отверстий искусственных сооружений - 24%, недостаточность сечения водоотводных канав - 6%.

 Переливы воды через путь происходят, как правило, там, где выпадают внезапные ливневые дожди большой интенсивности. В этих случаях имеющиеся искусственные сооружения нередко не могут справиться с громадными расходами воды.

 Переливы воды через путь приводят к размывам не только балластного слоя, но и тела земляного полотна (рис. 1.26).
 

 При разрушении укрепительных сооружений или одежд также происходят размывы земляного полотна (рис. 1.27). Вот почему правильному выбору и сооружению одежд и укреплений, отличному надзору за ними, их содержанию должно уделяться самое пристальное внимание.

 Оползни. Смещения больших масс земли на косогорах называют оползнями. Если на таких косогорах размещено земляное полотно, то оно тоже сползает, что создает угрозу безопасности движения поездов и вызывает нередко громадные затраты на ликвидацию последствий оползней.

 Оползни могут происходить в однородном грунте по криволинейным поверхностям из-за сильного насыщения его водой и по границам напластований земли. Во втором случае главной причиной являются подземные воды, вымывающие частицы грунта как раз на границе напластований. Возможны также оползни, перерезывающие пласты. При этих оползнях также часто имеются подземные воды и, кроме того, грунты сильно насыщаются водами с поверхности земли.

 Чтобы остановить оползень, необходимы комплексные меры. К их числу можно отнести:

 а) регулирование стока поверхностных вод - устройством системы канав с быстротоками или перепадами, а также гасителями энергии, поверхностной планировкой земли с ликвидацией бессточных площадок, покрытием склонов гидроизоляцией (в виде дерновки, глинобетона, асфальта), применением гидрофобных покрытий (т. е. не смачивающихся водой);

 б) регулирование стока подземных вод - устройством дренажей, галерей, штолен, водопоглощающих колодцев, применением биологических дренажей, роль которых играют деревья и кустарники (например, эвкалипты на юге);

 в) устройство сооружений, которые удерживают оползневой массив от смещения: подпорные стены, контрбанкеты, контрфорсы, массивные шпоны, берменные присыпки, прошивающие сваи (железобетонные или набивные);

 г) террасирование косогоров, т. е. обработка косогора ступенями с широкими террасами. Пример оползневого косогора у моря с указанием некоторых сооружений для стабилизации оползня дан на рис. 1.28.
 

 Рядом с оползнем закладывают охранные зоны. В этих зонах запрещены взрывные работы, полив угодий, распашка грунта, вырубка деревьев, срезка дерна, выпас скота, строительство каких-либо сооружений без согласования с противооползневой инспекцией.

 На сети железных дорог бывшего СССР наиболее крупные оползни происходили на Кавказе (у морского побережья между Туапсе и Адлером) и в Молдавии. Много лет вызывали тревогу волжские оползни у Ульяновского, Батракского, Увекского, Вольского и Князевского косогоров. Сейчас они закреплены. Известны также оползни на Восточно-Сибирской дороге у берегов Байкала.

 Наряду с оползнями общего характера бывают оползни, имеющие местный характер, когда сползает только откос насыпи или выемки. Малые оползни подразделяют на сплавы и оплывины. Оплывинами называют сползания почвенно-растительного грунта, а сплывами - смещение еще и подстилающих грунтов.

 Главное внимание в содержании противооползневых сооружений должно быть уделено очистке водоотводных канав (весной после таяния снега, летом после ливней, осенью перед периодом дождей), ликвидации ям, углублений, сплывов и других неровностей, где застаивается вода. Необходимо сохранять травяной покров и кустарники, не допускать выпаса скота и распашки грунта, систематически ремонтировать все укрепительные и водоотводные устройства.

 Овраги растут очень быстро (иногда по 40 - 50 м в год). Возникнув вблизи земляного полотна, они представляют прямую угрозу для него. Развитию оврагов способствуют пропашки борозд вдоль склона, снятие травяного покрова, кустарников и деревьев, выпас скота, легко размываемые грунты (лёссы, супеси), частые ливни. Нередко овраги образуются из-за размыва неукрепленных кюветов и канав.

 Таким образом, для борьбы с оврагами нужно не допускать или устранять названные причины их возникновения. Кроме того, необходимо оградить овраг надежным опоясывающим его водоотводом. Вода при этом часто сбрасывается в вершине оврага на его дно (перепадами или консольно-леечными сбросами) и оттуда по канаве отводится к выходу из оврага.

 При неглубоких и пологих оврагах иногда их засыпают или ставят запруды, с помощью которых достигается постепенный занос (заиливание) оврага. Широко практикуется посадка кустарников и деревьев, закрепляющих овраги (особенно их борта) от размывов.

 Обвалы возникают в горах. Нередко железная дорога проходит в ущельях гор вдоль реки или у подошвы отвесных (даже нависающих) скал. Часто путь представляет собой глубокую скальную выемку с крутыми откосами.

 В этих условиях вследствие геологического выветривания, сейсмических процессов, ливней нередко отрываются большие камни или глыбы скал, падающие на путь (рис. 1.29). Обвалы этих камней и глыб обладают огромной разрушительной силой и угрожают безопасности движения.

 В таких местах организуются противообвальные бригады скалолазов, ведущих надзор за откосами и удаление опасных камней. На участках дорог, где возникает опасность обвалов, создаются специальные посты, имеющие необходимый инструмент и телефонную связь с поездным диспетчером, дежурным ближайшей станции и дорожным мастером. Кроме того, в необходимых случаях устраивается сигнализация для поездов.
 

 Не всегда можно справиться с профилактической уборкой камней вручную или с помощью специальных взрывов. Приходится прибегать к устройству противообвальных сооружений - улавливающих рвов, стен, валов, сетчатых заградителей, а также к закреплению неустойчивых блоков анкерами (штангами, болтами). На Кавказе применяют сооружения в виде полок-террас и надолбных полей. При очень крупных, частых и опасных обвалах прибегают к устройству камнепропускных эстакад, галерей над путями (рис. 1.30). Когда возникает необходимость предохранить скальные откосы от выветривания, устраивают одевающие стены.

 Осыпи так же, как и обвалы, возникают, как правило, в горных условиях. Они представляют собой мелкие продукты разрушения горных пород, которые осыпаются по крутым склонам и отлагаются на пути. Нередко материал осыпей - смесь щебня и мелкозема.

 Защита пути от осыпей состоит в периодической уборке скоплений материала осыпей и сохранении растительного покрова. Возможно покрытие склонов бетоном, устройство полок-террас. Так же, как и при защите от обвалов, рекомендуется устройство улавливающих сооружений (рвов, валов, стен) и галерей.

 Расползание насыпи, т. е. ее оседание и изменение формы откосов,- явление редкое. Оно возможно, если насыпь возведена из переувлажненных глин или отсыпана зимой с большим количеством мерзлых комьев грунта, льда и снега. Такую насыпь необходимо осушить дренажными прорезями, а затем досыпать до нужного профиля. Возможна также отсыпка контрбанкетов для обеспечения устойчивости откосов.

 Оседание насыпей возможно вследствие недостаточного уплотнения грунтов при их постройке, а также из-за интенсивного развития балластных лож, корыт, гнезд и мешков. Эти причины оседания определяют и меры борьбы с ним. Если же оседание насыпи связано со слабостью основания (торф, ил, лёсс, лёссовидный грунт), то меры борьбы усложняются. Возможна присыпка пригрузочных берм возле подошвы откосов. Они будут работать как «противовесы» при выпирании грунта. В ряде случаев устраивают дренаж основания или забивают сваи.

 Провалы возникают при обрушении кровли над горными выработками в шахтах, над карстовыми пещерами (рис. 1.31), при прорыве сплавины на болотах. Меры предупреждения провалов: над горными выработками - заделка пустот иными материалами и оставление целиков² нужной толщины; на карстах - улучшение поверхностного водоотвода и устройство дренажных завес.
 

 Разрушения и загромождения пути вызываются стихийными явлениями (землетрясениями, селевыми потоками, снежными лавинами, наледями, песчаными заносами) и воздействием поездной нагрузки на дефектное земляное полотно (с балластными гнездами, грязевыми мешками, свищами на откосах).

 Землетрясения характеризуются балльностью. На территории бывшего СССР наиболее опасны землетрясения в 7, 8 и 9 баллов. При высоте насыпи более 2 м и при балльности 8 и 9 делают более пологие откосы, а именно 1:1,75 вместо 1:1,5 и 1:2 вместо 1:1,75. При этих же баллах сейсмичности наибольшую высоту насыпей принимают соответственно 15 и 12 м. Лотки для поверхностных водоотводов делают из отдельных секций, телескопически связанных друг с другом. Если нужно возвести насыпи на косогорах (крутизной от 1:2 до 1:1), то вместо них устраивают эстакады.

 Селевые потоки - это грязевые, грязекаменные и водокаменные потоки в горах, обладающие большой разрушительной силой. Условия их образования: наличие продуктов разрушения горных пород, крутые склоны с уклоном более 0,07 и внезапные ливни или бурное снеготаяние. Чтобы обезопасить земляное полотно от разрушения селевыми потоками, рекомендуют профилактические меры: недопущение вырубки леса на склонах гор, выпаса скота, разрушения дернового покрова и распашки грунта. Кроме того, строят фундаментальные сооружения. К ним относят барражи (запруды из мощных железобетонных стен), селеотводящие стены³, селеспуски (через железную дорогу), решетчатые уловители. Применяют также террасирование склонов с посадкой защитных насаждений.

 Снежные лавины делят на три типа: осовы (снежные оползни), лотковые и прыгающие лавины. Лавины возникают при отложении снега на крутых косогорах (15' и более), при притоке талых вод, ветрах, землетрясениях. Они обладают огромной разрушительной силой. Для предотвращения неожиданного схода лавин необходимо содержать в исправности специально устраиваемые противолавинные сооружения, вести наблюдения за лавиноопасными склонами, искусственно вызывать обрушение лавин.

 К противолавинным сооружениям относят надолбы, стены, валы, лавинорезервы, направляющие дамбы, навесы, галереи, полутоннели, тоннели.

 Наледи образуются в районах с суровым климатом при замерзании либо поверхностных, либо подземных вод (при выходе их на поверхность). Нередко промерзает водоносный слой грунта. Это приводит к сужению сечения подземных вод и, следовательно, к возникновению их напора, прорыву вод на поверхность и последующему замерзанию в виде наледей.

 Наледи возникают на речных перекатах, в канавах и лотках, на выходах из дренажей, на откосах выемок, в тоннелях, перед трубами и в других местах. Наледи быстро растут, угрожают целостности земляного полотна и загромождают путь. Необходимо следить за наледями и своевременно скалывать их. В тоннелях делают печи. Достигается успех при устройстве промораживающих рвов и заградительных валов (со стороны подтока грунтовых вод). Нередко приходится заменять трубы на мосты или увеличивать отверстия мостов для пропуска наледей. Широко применяются дренажи с утепленными выходами на поверхность земли.

 Песчаные заносы и разрушения насыпей из песка возникают, как правило, в районах с жарким климатом и сухими песками при действии сильных ветров.

---------------------
¹ Прочность грунта основной площадки можно повысить механической обработкой верхнего слоя грунта с применением вяжущих материалов (цемента, извести и др.)
² Целики - нетронутые залежи полезных ископаемых.
³ Иногда их называют селеотбойниками, противоселевыми опоясками.