Типовые поперечные профили насыпи и выемки. Площадка, на которой размещено верхнее строение пути, называется основной площадкой (рис. 1.2). Она всегда делается выпуклой либо в виде трапеции (высотой 0,15 м) для однопутных, либо в виде треугольника (высотой 0,2 м) для двухпутных участков пути. Такие очертания способствуют быстрому стеканию воды, просочившейся через балластный слой. По этой причине при таком очертании площадки ее называют водосливной призмой. Только на земляном полотне из крупнозернистых песков и скалы, а также на насыпях из камня эту площадку делают горизонтальной.
По мере увеличения мощности верхнего строения пути основную площадку постепенно уширяли (от 5,5 м в 1917 г. до 7 м в настоящее время). Уширение основной площадки связано с увеличением размеров балластной призмы (см. об этом подробнее в гл. 2), а также с уширением обочин. Обочина нужна для безопасного прохода путейцев, для складирования материалов и размещения инструмента или небольших механизмов, а также для размещения сооружений и устройств СЦБ, связи и энергоснабжения. С уширением обочин увеличивается устойчивость откосов земляного полотна. По этим причинам рекомендуют делать ширину обочины 0,6 - 0,7 м, но не менее 0,4 м.
В кривых участках пути приходится уширять основную площадку, так как при устройстве возвышения наружного рельса балластная призма с наружной стороны закроет обочину земляного полотна. Такое уширение в зависимости от радиуса кривой и категории линии в наружную сторону кривой делают от 0,1 до 0,5 м (при соответственном изменении радиуса кривой от 3000 до 600 м и менее).
Перед большими мостами основную площадку также уширяют на 0,5 м в обе стороны от оси пути на протяжении 10 м от задней грани устоев. Затем на протяжении 15 м делают отвод этого уширения до нормальной ширины. Специфика устройства основной площадки на станциях дана в п. 1.4.
На насыпи слева и справа от основной площадки расположены откосы. Для того чтобы они были устойчивы, выбирают (или рассчитывают) необходимую их крутизну. Крутизна обозначается, например, так: 1:1,5. Это значит, что основание откоса в 1,5 раза больше, чем его высота. В зависимости от рода грунта и высоты насыпи с учетом опыта эксплуатации установлены значения крутизны откосов, показанные на рис. 1.3.
С обеих сторон насыпи у подошвы откосов расположены бермы (см. рис. 1.2), отделяющие канавы или резервы от тела насыпи. Ширина их, как правило, 3 м. При высоте насыпи до 2 м допускают ширину бермы до 1 м. Если построена насыпь лишь под один путь, то берму уширяют на 4,1 м со стороны будущего второго пути. Таким образом, наибольшая ширина бермы составляет 7,1 м. Главное назначение бермы - отдалить от тела насыпи воду, текущую в канаве или резерве, и способствовать повышению устойчивости откосов. Берма всегда планируется с уклоном 0,02 - 0,04 от тела насыпи. Нередко берму используют как дорогу для автомобильного транспорта при подвозке людей и материалов к месту работ. В этих случаях надо тщательно следить за тем, чтобы не допустить на ней углублений, в которых может скапливаться вода.
В зависимости от условий возведения насыпей, поперечного уклона местности, количества воды, стекающей после ливней или таяния снега (чаще говорят расхода воды, который измеряется в кубических метрах за 1 с), за бермами закладывают либо резервы, либо продольные водоотводные канавы (см. рис. 1.1 и 1.2). Их назначение - перехватывать воду, текущую к насыпи¹. Очертания резервов видны на рис. 1.2.
Путевой откос резерва имеет крутизну 1:1,5, а полевой - 1:1. Если ширина резерва по дну более 10 м, то его дну придают двускатное очертание с уклонами к его середине, чтобы быстрее стекала вода. Вода из резервов выпускается в ручей, овраг или пониженные места, подальше от насыпи. В местностях с жарким климатом, где вода быстро испаряется, и там, где почва быстро впитывает воду, допускают глухие резервы, без выхода для воды. Чтобы уменьшить волну воды, в них делают земляные перемычки через каждые 100 м. На поймах рек резервы не рекомендуется устраивать из-за больших скоплений воды. Если же обстоятельства принуждают делать резервы, то в этих случаях увеличивают берму до 4 м. Кроме того, внутри резервов целесообразно иметь полуперемычки (траверсы), которые надежно защищают основание насыпи от подмыва.
На расстоянии 1 - 2 м от резервов или канав назначается граница полосы отвода под железную дорогу. Границу полосы отвода в ряде случаев приходится отодвигать дальше от пути. Это делают для размещения переездов, путепроводов, путевых построек, при необходимости установки снегозащитных заборов и щитов, создания лесозащитных насаждений, устройства защитных сооружений в поймах рек, пескозащиты. На станциях граница полосы отвода назначается по отдельным проектам. На местности через каждые 250 м вдоль границы полосы отвода и в углах ее поворота устанавливают межевые знаки.
В выемках основная площадка такая же, как и на насыпях (рис. 1.4). По обе стороны основной площадки расположены кюветы, которые предназначены для сбора воды с основной площадки и, как правило, с откосов выемки. Поэтому им приданы стандартные размеры (см. рис. 1.4). Бывают исключительные случаи, когда в кюветы по отмосткам на откосах выемки спускают воду с обреза или из нагорных канав и оросительных каналов; в этих случаях размеры кюветов увеличивают, а водопропускные сооружения устраивают по индивидуальным проектам.
Если выемка расположена на площадке, то дну кювета придают уклон от ее середины к концам. Для этого глубину кювета посередине выемки уменьшают до 0,2 м (при сохранении ширины кювета поверху или понизу).
Откосы выемки имеют в зависимости от рода грунта различную крутизну: от 1:1,5 до 1:0,2 и 1:0,1, что соответственно относится к обычным грунтам, скальным и лёссу². При поперечном уклоне местности положе 1: 5 на обрезе выемки (см. рис. 1.4) с нагорной стороны расположены банкетный вал и забанкетная канава. Ширина канавы по дну 0,3 м. Чтобы не допускать ее заиливания, дну придается по возможности наибольший уклон - не меньше 0,005.
На расстоянии 0,5 м от забанкетной канавы расположен кавальер, представляющий собой насыпь из грунта, изъятого из выемки при ее постройке. С подгорной стороны выемки на обрезе нет ни банкетного вала, ни забанкетной канавы. В конце обреза здесь заложен второй кавальер. Вода, которая скапливается на обрезе с подгорной стороны, выпускается в сторону поля через разрывы в кавальере, сделанные через каждые 50 м. Очертания кавальеров видны из рис. 1.4. Высота их обычно не превышает 3 м, так как иначе вес кавальеров начинает угрожать потерей устойчивости откоса. С нагорной стороны за кавальером расположена спланированная в сторону поля берма, а за ней - нагорная канава. Ширина бермы принимается в пределах 1 - 5 м. Если местность сильно снегозаносима, то желательно берму оставлять пошире, чтобы толщина снега над канавой была меньше, тогда весной легче прокапывать траншею в снегу перед его таянием.
Типовые специальные поперечные профили земляного полотна. Если выемки устраивают в таких специфических грунтах, как лёссы, жирные глины, мелкозернистые пески, слабо- и сильновыветривающиеся скалы, подвижные пески, а также на болотах, на засоленных грунтах, где обеспечивается полное впитывание осадков, на снегозаносимых участках, то применяют типовые специальные поперечные профили земляного полотна.
В сухих лёссах можно делать почти вертикальные откосы выемок (крутизной от 1:0,1 до 1:0,5). Это связано с тем, что лёсс как бы пронизан вертикальными трубочками из извести. Они армируют грунт и его вертикальные стенки могут стоять устойчиво.
В жирных и пылеватых глинах, мелких и пылеватых песках, в легко выветривающихся скалах, в переувлажненных и пылеватых суглинках, в лёссах и лёссовидных грунтах в основании откосов (между кюветом и подошвой откоса) закладывают горизонтальные полки шириной 1 м при глубине выемки от 2 до 6 м и шириной 2 м при глубине более 6 м. На этих полках могут скапливаться обрушившиеся или сплывшие массы грунта или скалы, не засоряя кювет. Продукты этих обрушений систематически убирают.
В слабовыветривающихся скалах откосы делают крутыми 1:0,2. В этих откосах устраивают камеры и ниши для укрытия людей, размещения материалов и механизмов (рис. 1.5). Камеры имеют размеры 2,5Х2,8Х6 м. Их располагают через 300 м, считая по одной стороне. По другой стороне выемки они располагаются в шахматном порядке относительно камер противоположной стороны. Ниши имеют размеры 1Х2Х3 м; их располагают через 50 м, считая по одной стороне.
В местностях, где атмосферные осадки в любое время года полностью впитываются в грунт (мелкие, рыхлые, сухие пески), выемки устраивают без кювета. Ширину горизонтальной основной площадки (между подошвами откосов) принимают не менее 9,5 м.
Индивидуальные поперечные профили земляного полотна. В особо сложных условиях, при которых земляное полотно нельзя строить по типовым поперечным профилям, специально проектируются индивидуальные профили земляного полотна. К ним прибегают в следующих случаях: если насыпи высотой более 12 м отсыпают из крупнообломочных и глинистых твердых и полутвердых грунтов, более 6 м - из глинистых тугопластичных грунтов; при сооружении выемок глубже 12 м, выемок глубиной более 6 м в глинистых пылеватых грунтах в районах с избыточным увлажнением; при устройстве земляного полотна в сложных инженерно-геологических условиях и в ряде других случаев.
-------------------------------
¹ В процессе постройки насыпи из резерва берут грунт для насыпи.
² В слабовыветривающихся скалах при определенных условиях могут быть вертикальные откосы. Для выемок в глинистых и пылеватых грунтах глубиной до 6 м в районах избыточного увлажнения рекомендованы откосы крутизной 1:2.
