что относится к элементам нижнего строения пути
Железнодорожный путь
Железнодорожный путь представляет собой комплекс инженерных сооружений и устройств, расположенных в полосе отвода и предназначенных для осуществления движения поездов.
Содержание
Общие сведения
Железнодорожный путь (далее — путь) состоит из верхнего строения (рельсы, стрелочные переводы, подрельсовое основание со скреплениями и балластная призма) и нижнего строения (земляное полотно, водоотводные и искусственные сооружения). Для пропуска через железнодорожные пути автотранспортных средств устраиваются переезды и путепроводы соответственно в одном или разных уровнях, а для прохода пешеходов — пешеходные мосты и дорожки (тротуары), пешеходные тоннели. Для соблюдения машинистами локомотивов и других подвижных единиц требуемых скоростей движения, в том числе на участках производства путевых работ и в местах образовавшихся неисправностей пути, путь оборудуется электрическими рельсовыми цепями, связанными с работой сигнальных устройств, сигналами, сигнальными и путевыми знаками, устройствами путевого заграждения.
Путь метрополитена
Путь метрополитена состоит из нижнего и верхнего строений. Нижним строением пути в тоннеле служит бетонное основание или нижняя часть обделки тоннеля, а на наземных участках — земляное полотно, искусственные сооружения: мосты, эстакады, трубы, путепроводы, подпорные стены и другие сооружения, обеспечивающие прочность и устойчивость земляного полотна. К верхнему строению пути относятся рельсы, рельсовые скрепления (в том числе и противоугоны), шпалы, балласт или путевой бетон, стрелочные переводы, переводные брусья, контррельсы, уравнительные приборы.
Нижнее строение пути
Земляное полотно вместе с искусственными сооружениями служит непрерывной опорой для верхнего строения пути метрополитена на линиях проходящих на наземных участках, то есть на поверхности. Так как земная поверхность имеет неровности, то для устройства рельсового пути в пониженных местах сделаны насыпи, а в повышенных местах — выемки с необходимыми водоотводами и укрепительными сооружениями. В результате соответствующих работ с грунтом земную поверхность приводят в состояние, позволяющее уложить верхнее строение пути с требуемой пологостью уклонов и плавностью поворотов. В местах пересечения пути с городскими улицами, реками сооружены эстакады, мосты и трубы. В необходимых местах сделаны подпорные стены. Постоянная надёжная устойчивость, прочность и долговечность являются основными требованиями к земляному полотну.
Чтобы земляное полотно не получало больших и неравномерных остаточных деформаций под действием нагрузок и самых неблагоприятных атмосферных и других факторов, его сооружают из мало деформирующихся грунтов, которые надлежащим образом профилируют и уплотняют. В значительной степени устойчивость и прочность земляного полотна зависит от наличия и исправности водоотводных сооружений, устройством которых стремятся к всемерному уменьшению проникновения воды в земляное полотно. Для отвода поверхностных вод от земляного полотна устраивают водоотводные лотки, кюветы, нагорные и другие канавы; земляному полотну придают форму, обеспечивающую быстрый сток воды с него в водоотводы; в отдельных местах принимают меры по регулированию поверхностного стока, понижению уровня грунтовых вод. В тоннелях также недопустим застой воды, так как увлажнение путевого бетона и шпал вызывает загнивание древесины, опасное разрушение (коррозию) ответственных металлических деталей пути и другие нежелательные явления. Отвод воды из тоннеля осуществляется системой продольных и поперечных лотков и труб, насосного оборудования. Нижнее строение пути в тоннелях имеет различную конструкцию. В круглых тоннелях ранней постройки для укладки пути устраивалась площадка из бетона с малым содержанием цемента, т.е из тощего бетона; устроенная таким образом площадка получила название бетонного основания. В последнее время нижняя часть обделки круглых тоннелей делается плоской, что позволяет укладывать путь без предварительной подготовки его основания. В прямоугольных тоннелях основанием пути является нижняя плоская часть обделки.
Верхнее строение пути
Все элементы верхнего строения пути (ВСП) в целом образуют единую конструкцию, предназначенную для непосредственного восприятия воздействия колёс подвижного состава и передачи этого воздействия на нижнее строение пути. Рельсы и стрелочные переводы, кроме того, обеспечивают соответствующие направление движение подвижного состава. Все элементы верхнего строения пути взаимосвязаны, так как работа каждого элемента связана с состоянием и положением других элементов. На верхнее строение действуют следующие силы:
Верхнее строение пути наземных участков, кроме того, подвергается воздействию солнца, дождя, снега, ветра, мороза. В инженерных конструкциях, как правило, стремятся к тому, чтобы нагрузки на них вызывали только упругие деформации, то есть, чтобы после прекращения действия нагрузок конструкция возвращалась к прежнему виду и размерам. Особенностью верхнего строения пути является то, что основные элементы его работают с небольшой перегрузкой, вследствие чего в них медленно возникают остаточные деформации (в рельсах — механический износ и изменение кристаллической решётки металла; в [Шпала|шпалах]] — механический износ под подкладками и в зоне скреплений; в балластном слое — неравномерные осадки под шпалами в отдельных местах и общее погружение в балластном слое рельсо-шпальной решётки под воздействием поездов). Таким образом, верхнее строение пути работает в весьма сложных условиях, поэтому требует неослабного контроля за его состоянием, чёткой организации текущего содержания и своевременного ремонта пути.
На трамвае подрельсовые основания иногда относят к нижнему строению пути.
Типы верхнего строения пути
На метрополитене применены следующие типы верхнего строения пути.
Нижнее строение пути
Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства
Земляное полотно представляет собой комплекс фунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и фунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором фунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 5.1. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.
Минимально допустимые значения ширины, м, основной площадки однопутных линий эксплуатируемой сети железных дорог России и установленные для вновь строящихся линий приведены в табл. 5.1.
На двух- и многопутных линиях ширина основной площадки увеличивается на расстояние между осями крайних путей (на двухпутных линиях — на 4,1 м, а на трехпутных — на 9,1 м).
Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привозного грунта, осуществляется с помощью продольных водоотводных канав шириной (по дну) и глубиной не менее 0,6 м, которые при поперечном уклоне местности до 0,04 сооружаются с обеих сторон, а при большем уклоне — только с нагорной стороны.
Если насыпь возводится из местного грунта, находящегося рядом с ней, то для отвода воды от полотна используются образующиеся при этом спланированные углубления, называемые резервами. Дну резервов и водоотводных канав придают продольный уклон не менее 0,002.
Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 5.2. Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они характеризуются следующими минимальными значениями параметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон дна 0,002.
Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода притекающих к выемке поверхностных вод за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в
забанкетную канаву. В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.
Подкюветный дренаж (рис. 5.3) представляет собой траншею, заполненную дренирующим материалом (крупнозернистый песок, гравий, щебень), в нижней части которой обычно укладывают дренажную трубу с отверстиями для поступления в нее воды. Для защиты от попадания поверхностной воды в дренажную траншею верхнюю часть дренажа заполняют утрамбованной глиной, которую отделяют от дренирующего заполнителя (во избежание смешивания с ним) двумя слоями дерна.
Для предохранения земляного полотна от размывания водой и выдувания ветром его откосы и бермы укрепляют. Наиболее
простым способом укрепления незатапливаемых откосов земляного полотна является посев многолетних трав с густой, стелющейся корневой системой. При небольшом периодическом затоплении применяют дернование откосов (сплошное или в клетку), для чего предварительно срезанные куски дерна закрепляют на них деревянными спицами.
При периодических затоплениях хорошо противостоят воздействию текущей воды древесно-кустарниковые насаждения (в благоприятных климатических условиях). Надежно защищают затопляемые откосы от размывания мощение камнем, использование каменной наброски в плетневых клетках и габионов — проволочных ящиков, заполненных камнем. Однако эти способы укрепления земляного полотна требуют больших затрат ручного труда.
Прочные и надежные укрепления, изготовление и укладку которых можно полностью механизировать, сооружают из железобетонных плит (рис. 5.4). На строительстве БАМа, кроме того, применяли гибкие железобетонные решетки и плиты, более эффективные в условиях вечной мерзлоты и сейсмичности. Тип укрепления земляного полотна выбирают исходя из особенностей грунтов, степени затопляемости, скорости течения воды, наличия дешевых местных материалов и возможности механизации работ. Бровка земляного полотна в месте разлива вод согласно ПТЭ должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимальной высоты наката волны при сильном ветре.
Что относится к элементам нижнего строения пути
| |||||||||
Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт, а также обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок. Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку (рис. 3.1). Различают индивидуальные и типовые поперечные профили. Типовые профили применяют при сооружении земляного полотна на надежном основании из обычных грунтов. Индивидуальные поперечные профили разрабатываются в сложных географических и геологических условиях.
Рис. 3.1. Виды земляного полотна:
Рис. 3.2. Насыпь (а) и ее типовой поперечный профиль (б), размеры приведены в метрах: 1 – водоотводная канава; 2 – берма; 3 – основная площадка; 4 – бровка земляного полотна; 5 – откос; 6 – резерв; 7 – подошва насыпи; 8 – обочина; h – расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи; l – длина горизонтальной проекции откоса насыпи; 1: n – крутизна откоса насыпи Полоса земли от подошвы откоса насыпи до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Для обеспечения отвода воды от насыпи берма имеет уклон в сторону водоотвода от 0,02 до 0,04 ‰ Рис. 3.3. Выемка (а) и ее типовой поперечный профиль (б) (размеры приведены в метрах): 1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава; 4 – банкет; 5 – кювет; 6 – бровка откоса; 7 – обочина; bo п – ширина основной площадки земляного полотна Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода, притекающих к выемке поверхностных вод, за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву. В неустойчивых грунтах и в стесненных условиях в качестве водоотводов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными. По форме лотки подразделяются на трапециидальные, прямоугольные, треугольные и полукруглые. На станционных площадках для отвода поверхностных и грунтовых вод используются продольные и поперечные лотки с крышками, коллекторы, канализационные трубы, ливневые канализации, дренажные устройства. Для предохранения земляного полотна от разрушений его откосы и бермы укрепляют. Чаще всего для этих целей используют посев многолетних трав с густой стелющейся корневой системой. Кроме этого, используют такой способ защиты как дернование откосов (сплошное или в клетку) – для этого предварительно срезанные куски дерна закрепляют на откосах деревянными спицами. При периодических затоплениях хорошо противостоят воздействию текущей воды древесно-кустарниковые насаждения, мощение откосов камнем. Однако, эти способы защиты, требуют больших затрат ручного труда. Поэтому на современном этапе, чаще всего используют укрепления из железобетонных плит, укладку которых можно полностью механизировать. 3.2. Искусственные сооруженияИскусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный проход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях. К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селеспуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов сооружают мосты или трубы. Мост (рис. 3.4) состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт. Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные – быками. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетные строения включают в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним – продольные балки, образующие проезжую часть. Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, а если на уровне нижнего пояса – с ездой понизу. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады. Путепроводы (рис. 3.5) строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях. Виадуки (рис. 3.6) сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий. Эстакады (рис. 3.7) создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды. Трубы (рис. 3.8) применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков и суходолов. По виду материалов различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы. Широкое распространение получили сборные железобетонные трубы из отдельных звеньев, разделенных деформационными швами. Затраты на сооружение и содержание труб значительно меньше, чем мостов. На выходах и входах трубы имеют оголовки, расширяющиеся в направлениях от трубы. Существуют и безоголовочные металлические гофрированные трубы. Они дешевле и легче железобетонных, не имеют фундамента, что позволяет значительно сократить сроки строительства. С увеличением высоты насыпи возрастает длина трубы и ее стоимость. Тоннель (рис. 3.9) представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Их сооружают при пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок. Кроме этого, тоннели сооружают для безопасного прохода людей на станциях. Транспортные тоннели подразделяют на горные, подводные и городские. Подпорные стены служат для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей (рис. 3.10). Регуляционные сооружения (рис. 3.11) устраивают при подходах к большим мостам для защиты опор от подмыва при паводках и повреждения льдом. Они состоят из направляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами. Рис. 3.10. Подпорная стена Рис. 3.11. Регуляционные сооружения: Противообвальные галереи (рис. 3.12) устраивают в местах возможных обвалов, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков – селеспуски (рис. 3.13). Рис.3.12. Противообвальная галерея Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %. Поэтому их проектируют в расчете на длительный срок. Основные требования к искусственным сооружениям – обеспечение безопасности и бесперебойности движения поездов с установленной скоростью, простота и низкая стоимость устройства и содержания. 1. Что относится к элементам нижнего строения пути? 2. Дайте определение поперечного профиля земляного полотна. 3. Какую форму имеет основная площадка земляного полотна на однопутной и двухпутной линиях? 4. Назовите основные элементы поперечного профиля насыпи. 5. Назовите основные элементы поперечного профиля выемки. 6. Назовите виды водоотводных устройств. 7. Какие водоотводные устройства применяются на станциях? 8. Перечислите способы укрепления откосов земляного полотна. 9. Назовите виды искусственных сооружений и условия их применения. 10. Перечислите основные элементы конструкции моста. Особенности работы железнодорожных путейЖелезнодорожные пути эксплуатируют в условиях регулярного воздействия климатических, атмосферных факторов. Они регулярно воспринимают существенные нагрузки от поездов, проходящих по ним. Немаловажно, чтоб все составляющие железнодорожного пути находились в отменном состоянии. Ведь они обеспечивают плавное, безопасное перемещение грузовых, пассажирских составов с максимальными скоростями (скорость устанавливается для каждого участка отдельно). Железнодорожный путь состоит из: В случае несоблюдения правил возведения, эксплуатации земляного полотна может произойти крупная деформация участка. Как правило, нарушения проявляются в виде пучин, а также углублений. Углубления на площадке образуются в случае надавливания балластного слоя в земляное полотно. В том случае, если толщина балластного слоя является недостаточной, могут образоваться углубления, которые называют балластными корытами. В том случае, если своевременные меры не будут приняты, балластные корыта будут увеличиваться. Таким образом образуется: При выпучивании грунта на поверхность вследствие замерзания воды (поступает из нижних слоев грунта или задерживается) оперативно образуются пучины. Меры для предупреждения деформацииДля того, чтобы избежать искривления основной площадки, насыпи отсыпают специально подготовленным грунтом с более высокой несущей способностью. При этом участок тщательно уплотняется. Попадание в тело земляного полотна воды исключено. В таком случае удается поддерживать оптимальную толщину балластного слоя. Что касается пучин, их ликвидируют путем снижения уровня грунтовых вод (ниже уровня промерзания). Для таких работ используются специальные устройства для отвода воды (дренажные и мелиорационные устройства). В таких случаях также проводится отепление земляного полотна, а также укладка асбестовых, противопучинных шлаковых подушек.
|
Рекомендуемая литература: [1, 7, 8, 11].