Водоотводные устройства на перегонах. Для сбора и отвода поверхностных вод на перегонах служат нагорные канавы у выемок и продольные водоотводные канавы или резервы у насыпей. На заболоченных участках по опыту линии Тюмень - Сургут для осушения основания насыпей у продольных канав устраивают поперечные выпуски.
Размеры канав назначают в зависимости от расхода ливневых или талых вод, стекающих к ним с прилегающих бассейнов. Однако для того чтобы они не заиливались, нельзя допускать их ширину (по дну) и глубину меньше 0,6 м. На болотах их минимальная ширина по дну и глубина 0,8 м. Канавы глубиной более 2 м нецелесообразны.
Наименьший продольный уклон канав и резервов 0,003, на болотах, поймах и других равнинных участках - 0,002, в исключительных случаях - 0,001.
В обычных грунтах откосам канавы придают крутизну 1:1,5, в пылеватых и мелких песках, илистых грунтах - 1:2, а в скальных грунтах выгоднее всего делать крутизну 1:0,6. При такой крутизне откосов канавы можно пропустить наибольший расход воды.
Подавляющее большинство канав имеют форму трапеции. В зависимости от скорости течения в канаве ее дно и откосы укрепляют для предотвращения размыва. Долгие годы этими укреплениями были либо дерновка, либо мощение бутовым камнем на слое соломы (если требовалась гидроизоляция, то мощение делалось на слое промазученного песка). В настоящее время применяют укрепления, которые устраиваются с максимальным использованием механизации. К ним относятся укрепление дна канавы щебнем, посев травы на откосах, одежды из бетонных, асфальтобетонных и железобетонных плиток. Плитки размером до 0,5Х0,5 м без хорошей подготовки основания ненадежны как одежда для водоотводных канав.
Роль водоотвода могут выполнять лотки, которым придается, кроме трапецеидальной, еще и прямоугольная, треугольная и даже круглая форма. Лотки укреплены так, что их стенки могут воспринимать боковое давление грунта. Часто лотки используют для сбора не только поверхностных вод, но и подземных. На рис. 1.8 показана для примера конструкция лотка рамного типа.
Если местность имеет большие уклоны, то канавы и лотки делают с быстротоками, перепадами или сбросами. При этом в конце этих сооружений нередко устраивают гасители энергии падающей воды в виде водобойных колодцев, водобойных уступов или водобойных стенок. Иногда сброс воды в пониженное место осуществляется с помощью шахтных колодцев. Пример конструкции трехступенчатого перепада дан на рис. 1.9.
Нельзя допускать, чтобы канавы зарастали травой, потому что трава способствует их быстрому заиливанию, и они не обеспечивают пропуск воды при ливнях и снеготаянии. В случае заиливания канав производят их очистку, как правило, от устья канав к их началу. Очень важно вовремя ремонтировать быстротоки и перепады, заделывая трещины или мелкие обрушения. Нужно предотвращать возможность вырастания деревьев в резервах, а также строительства зданий и других сооружений в них.
Сбор и отвод воды на станциях. На станциях отвод воды значительно сложнее, чем на перегонах. Воду необходимо отводить от стрелочных переводов, от различных сооружений - платформ, погрузочно-разгрузочных площадок, смотровых канав и др. Для того чтобы ливневая или талая вода не застаивалась на путях, придают поперечные уклоны верху балласта и поверхности основной площадки земляного полотна.
В зависимости от числа путей на станции, климатического района¹, дренирующих свойств грунта, рода и состояния балласта определяют очертание основной площадки и ее поперечные уклоны.
Основную площадку устраивают односкатной, двускатной и пилообразной, поперечные уклоны скатов принимают 0,01 - 0,02. Поперечные уклоны верха балластной призмы назначают примерно такие же, как и уклоны основной площадки. Такие уклоны балласту придают на междупутьях и в шпальных ящиках (сами шпалы должны лежать горизонтально). При пилообразном профиле вдоль путей на междупутьях, где понижена основная площадка, устраивают железобетонные лотки с продольным уклоном не менее 0,002. Вода из лотков может выпускаться в сеть подземного водостока, в систему ливневой канализации или перехватываться поперечными трубами или лотками с последующим отводом в пониженные места, овраги, реки и т. д.
Для перепуска воды из одного кювета в другой закладывают междушпальные лотки (например, лоток, показанный на рис. 1.10) либо трубы - железобетонные, чугунные и даже стальные.
Вдоль сети подземного водостока устраивают смотровые колодцы. Их располагают через 50 - 70 м, а также во всех местах поворота водостока.
Водоотвод от централизованных стрелок рекомендуется делать от углубления (приямка) под переводным механизмом через междушпальный лоток в зоне расположения рабочей и контрольной тяг (см. рис. 1.10). В противном случае тяги вмерзают в скопившуюся воду. В районах с малым увлажнением, где при современных электроприводах, например СП-1 и др., все его части расположены высоко над поверхностью балластной призмы, водоотвод от централизованных стрелок, как правило, не устраивают. Особое внимание устройству водоотвода от стрелок уделяют в случаях применения их электрообогрева.
Сбор и отвод подземных вод. Подземные воды в ряде случаев бывают более опасными, чем поверхностные. Это связано с тем, что они скрыты под поверхностью земли и не всегда полностью распознаются. Наличие подземных вод приводит к просадкам, оползням, пучинам и многим другим деформациям и повреждениям, опасным для движения поездов.
Устройство для перехвата, сбора и отвода подземных вод принято называть дренажами.
К дренажам открытого типа относят канавы и лотки. Дренажные канавы могут быть использованы лишь при сравнительно неглубоком залегании уровня подземных вод.
Наиболее распространенными дренажами являются лотки (см. рис. 1.8). Для того чтобы они могли собирать подземную воду, в их стенках делают щели или отверстия. За стенки засыпают песок. Он служит фильтром для задержания мелких частиц грунта, вымываемых водой. При его отсутствии щели забиваются грязью, напор воды возрастает и лотки сдавливаются, теряют форму. Нередко это происходит при запущенных подкюветных лотках. В районах с суровым климатом лотки как дренажи не рекомендуются. Это связано с тем, что массы холодного воздуха могут проникать на значительную глубину рядом с основной площадкой, способствуя промерзанию влажного грунта и интенсивному росту пучин. Там, где лотки сделаны, нужно за ними тщательно следить: летом прочищать, а зимой закрывать сверху плитами или хвойными ветвями.
При борьбе с подземными водами в районах с засоленными грунтами открытые дренажи (лотки) лучше закрытых, так как соль забивает щели в трубах дренажей, заложенных под землей, и они прекращают работу.
Горизонтальные дренажи закрытого типа (рис. 1.11) в зависимости от глубины заложения делят на дренажные прорези (до 6 м), галереи (до 10 - 12 м) и штольни (глубже 12 м).
Дренажная прорезь устроена следующим образом (рис. 1.12). Внизу закладывают подушку под дренажную трубу; толщина подушки около 15 см. Ее делают в виде кладки на растворе из бетона либо в виде щебеночной или песчаной подготовки. Иначе говоря, она делается водонепроницаемой (например, из бетона), когда дренаж упирается в водоупор, или водопроницаемой (например, из щебня), если водоносный грунт окружает прорезь не только с боков, но и со стороны дна. Трубы бывают керамические, бетонные, железобетонные, асбестоцементные и в редких случаях деревянные. Для того чтобы вода могла попасть внутрь труб, они имеют щели или круглые отверстия. Возможны трубы без щелей, с раструбами на концах (т. е. с увеличенным диаметром).
В последнее время с успехом используются трубофильтры. Они сделаны из керамзитового гравия на цементном растворе. Вода просачивается в эти трубы без специальных отверстий.
В большинстве случаев используют трубы диаметром 150 мм, хотя применяют также трубы диаметром от 50 до 500 мм.
Над трубой и по ее бокам засыпают дренажный заполнитель - крупный чистый песок, щебень или камень. Иногда используют все эти материалы одновременно для того, чтобы создать фильтр, способствующий осветлению воды, притекающей в дренаж. Над дренажным заполнителем помещают фильтр из двух слоев дерна корнями вверх (возможен фильтр из мха или торфа) или делают гидроизоляцию из битума и других местных материалов. Над этим фильтром (или гидроизоляцией) верхняя часть дренажной прорези представляет собой водонепроницаемую забивку толщиной не менее 0,5 м из глинобетона (15% песка и 85% глины). Нередко эту забивку делают из уплотненного местного грунта. Назначение забивки - не допускать втекание поверхностной воды внутрь дренажа. Если какое-то количество воды все же просачивается, то два слоя дерна (фильтр) осветляют воду, не допуская загрязнения заполнителя. При устройстве дренажных прорезей с помощью специальных механизмов, а также при применении трубофильтров фильтр из дерна или других материалов, а также водонепроницаемая забивка не применяются.
Дренажные прорези закладывают под обочиной, под кюветом, или за кюветом, а также на косогорах выше земляного полотна. Чаще всего устраивают подкюветные или закюветные дренажи для того, чтобы понизить уровень грунтовых вод ниже зоны промерзания и этим избавиться от грунтовых пучин.
Дренажная галерея имеет то же устройство, что и прорезь, только вместо трубы в ней проложена галерея диаметром около 1,7 м; внутри этой галереи может пройти человек при осмотре и ремонте.
Штольня - маленький тоннель, заложенный на большой глубине в зоне залегания водоносного пласта.
Для того чтобы следить за работой дренажных прорезей и производить их систематическую прочистку, устраивают смотровые колодцы (рис. 1.13). В летнее время сверху колодец закрывают решетчатой крышкой для создания вентиляции в дренаже, ускоряющей осушение грунта. Между колодцами в трубы затягивают проволоку с «ежиком»; протягивая «ежик», осуществляют прочистку труб. Возможна также прочистка с помощью сжатого воздуха или напорной струей воды.
Особое внимание уделяют устройству и содержанию выхода дренажной воды на земную поверхность. Выход утепляют. При необходимости зимой скалывают лед.
Применяют также и вертикальные дренажи в виде водопоглощающих колодцев, водоспускных буровых скважин, или шахт с откачкой воды. Водопоглощающие колодцы позволяют сбрасывать подземные воды в нижележащие дренирующие пласты.
Возможны комбинации вертикальных и горизонтальных дренажей. В последние годы все шире используют так называемые биологические дренажи. Роль таких дренажей играют деревья и кустарники.
----------------------
¹ Обычно различают районы с большим, средним и малым увлажнением (например, к районам с большим увлажнением относят Закавказье, а с малым - Среднюю Азию).
площадку устраивают односкатной, двускатной и пилообразной, поперечные уклоны скатов принимают 0,01 - 0,02. Поперечные уклоны верха балластной призмы назначают примерно такие же, как и уклоны основной площадки. Такие уклоны балласту придают на междупутьях и в шпальных ящиках (сами шпалы должны лежать горизонтально). При пилообразном профиле вдоль путей на междупутьях, где понижена основная площадка, устраивают железобетонные лотки с продольным уклоном не менее 0,002. Вода из лотков может выпускаться в сеть подземного водостока, в систему ливневой канализации или перехватываться поперечными трубами или лотками с последующим отводом в пониженные места, овраги, реки и т. д.
