Особенности трассирования железных дорог в сложных природных условиях

Горные районы. В горных районах на спусках с водоразделов может возникнуть необходимость укладки трассы на склонах, где встречаются курумы и осыпи. Курумы — скопления хаотически на­громожденных обломков скальных пород, находящихся в неустойчивом равновесии либо медленно (со скоростью нескольких сантиметров и год) сползающих по склонам. Осыпи — скопления камней, движение которых может осуществляться быстрым смещением отдельных об­ломков.

Участки с курумами и осыпями желательно обойти трассой. При неизбежности пересечения осыпей и курумов трассу, как правило, сле­дует проектировать насыпями на более пологих склонах, где скорости движения камней наименьшие. При крутизне склонов более 10...12" насыпи уширяют в нагорную сторону на 1... 2 м, а в выемках с нагор­ной стороны сооружают улавливающие траншеи или подпорно-улавливающие стены. На склонах круче 25° рассматривают варианты уст­ройства эстакад или тоннелей. Тоннели можно разрабатывать откры­тым способом в массиве коренных пород с последующей засыпкой мест­ным грунтом до уровня постели курума.

Обвал — это отрыв и падение больших масс горных пород. Участки, где возможны обвалы, следует обходить трассой либо необходимо стро­ить тоннели в устойчивых скальных породах. Отдельные неустойчивые глыбы должны быть взорваны, а откосы с направлением трещиноватости в сторону земляного полотна укреплены торкретированием, оде­вающими стенками. Необходимо также предусматривать улавливаю­щие сооружения, заградительные сети и др.

Оползнями- называют смещение (скольжение) земляных масс вниз по склону под действием силы тяжести. В процессе изысканий склоны со следами оползней выявляют и тщательно обследуют. При трассиро­вании оползневые склоны по возможности обходят. Если же укладка трассы на этих склонах неизбежна, то не допускают подрезки склонов, поэтому выемки в нижней части оползневого массива не устраивают. Насыпи сооружают, главным образом, у подошвы склона, где они иг­рают роль пригрузки и способствуют стабилизации оползня. При не­обходимости укладки трассы на более высоких отметках земляное по­лотно проектируют невысокими насыпями или в виде нулевых мест, а в верхней части склона — неглубокими выемками.

В проектах предусматривают мероприятия по стабилизации ополз­ней: гидромелиорацию — сбор и отвод поверхностных вод, пере­хват или понижение уровня грунтовых вод; агролесомелиорацию— соз­дание и сохранение на территории травяного покрова, кустарниковых и лесных посадок; мероприятия по механическому удержанию ополз­невых масс—устройство контрбанкетов, подпорных стен, контрфорсов. Сель — это внезапный горный поток с большим количеством твер­дых включений. При трассировании в районах с селевыми потоками, следует прежде всего рассмотреть вариант обхода селевых русл. Если невозможно, то селевой поток желательно пересекать в узком месте (где русло фиксировано высокими устойчивыми берегами) однопролетным мостом отверстием не менее 4 м. В случае если такой вариант осуществить трудно, следует рассмотреть возможность пересечения селевого русла у подножья склонов с пропуском селевого потока селеспуском.

Проектирование железных дорог в районах распространения снежных лавин, если невозможно обойти лавиноопасные участки, необходимо предусматривать меры по надежной защите железнодорожного пути от лавин. К таким мероприятиям относятся лесопосадки, устройство террас на склоне, сооружение снегоудерживающих заборов. При больших снегосборных бассейнах и узких каналах схода лавин могут быть эффективны наиболее дорогие сооружения — противолавинные галереи, пропускающие лавины над железнодорожным путем.

Районы карстообразования. Карстом называют комплекс явле­ний, связанных с процессом растворения горных пород (каменной со­ли, гипсов, известняков и др.) подземными и поверхностными водами, I! результате чего образуются полости различных размеров. При обру­шении кровли возникают карстовые воронки.

При проектировании новых железных дорог необходимы подроб­ные данные о геологическом строении района. Методами геофизической разведки и бурением необходимо оконтурить пустоты и оценить опас­ность просадок для земляного полотна и других сооружений. Прежде всего следует рассмотреть варианты выноса трассы на участки, сло­женные некарстующимися породами, или найти наиболее короткое направление трассы по наименее закарстованным местам, В районах распространения карста продольный профиль проектируют преиму­щественно насыпями. В проекте должны быть предусмотрены меропри­ятия против активизации карстовых процессов: отвод от полотна желез­ной дороги поверхностного стока, устройство преграждающего дрена­жа подземных вод, ликвидация пустот путем взрывания, заполнение пустот через буровые скважины глинистоцементным раствором и др.

Заболоченные районы. Пересекать болото трассой следует в наибо­лее узкой и неглубокой части его с наименьшим поперечным уклоном минерального дна. Мелкие болота (глубиной до 2 м) с горизонтальным дном не являются препятствием при трассировании, поэтому нецеле­сообразно удлинять линию с целью их обхода. При пересечении более глубоких болот значительной протяженности должны быть рассмотре­ны варианты обхода таких участков.

При сооружении насыпей на болотах особое внимание уделяют ус­тойчивости земляного полотна. Если трудно обеспечить устойчивость насыпи в пределах дна болота, то должен быть рассмотрен вариант устройства эстакады вместо насыпи. Существенным преиму­ществом свайных эстакад является значительное сокращение трудоем­кости и сроков выполнения монтажных работ по сравнению с отсып­кой земляного полотна.

Районы распространения наледей. Наледями называют наросты образовавшиеся в результате замерзания воды.

Наледи широко распространены в северных и восточных районах и достигают огромных размеров, объем некоторых из них на трассе БАМа достигает 5... 7 млн. м³, а мощность — 4...5 м.

Опасность наледей для железных дорог состоит в том, что лед мо­жет заполнить отверстия мостов и труб, а в выемках, нулевых местах и невысоких насыпях наледи могут перекрыть путь.

При трассировании стремятся обойти наиболее крупные наледи, однако это не всегда возможно.

Районы распространения вечномерзлых грунтов. Вечномерзлыми называют грунты, имеющие отрицательную температуру и содержа­щие в своем составе лед, если они находятся в мерзлом состоянии в те­чение многих лет (не менее трех). Эти грунты распространены на се­вере европейской части и Западной Сибири, на большей части Восточной Сибири и Дальнего Востока. В одних районах распростра­нение вечномерзлых грунтов сплошное (они занимают более 95 % пло­щади), в других — прерывистое и островное. Мощность их составляет от нескольких метров до нескольких сотен и даже 1000... 1500 м.

Часто вечномерзлые грунты подразделяют на низкотемпературные и высокотемпературные. К. низкотемпературным условно отнесены вечномерзлые грунты, имеющие на глубине 10... 15 м от поверхности земли температуру — 1, 5° С и ниже, к высокотемпературным — грун­ты,: имеющие отрицательную температуру выше — 1, 5° С, а также вечномерзлые грунты с островным залеганием независимо от их темпера­туры.

В районах распространения вечномерзлых грунтов широко разви­ты подземные льды, термокарсты, солифлюкция, мари.

Подземные льды залегают в виде крупных тел различной формы, размеры которых достигают десятков метров, или линз, имеющих увеличенную в средней части толщину, а площадь, достигающую десятков квадратных метров и более. Лед может быть также в форме жил, за­полняющих трещины скальных и полускальных пород. В районе трас­сы БАМа подземные льды часто встречаются в основании речных тер­рас. Мощность ледяных образований местами достигает 5 м и более.

Термокарстовые образования — провальные формы рельефа, воз­никшие при оттаивании подземных льдов и сильнольдистых грунтов. Чаще всего они встречаются по долинам рек. Глубина термокарстовых озер достигает нескольких метров. Часто причина образования термокарста — нарушение природных условий при строительстве (вырубка леса, нарушение растительного покрова от проезда транспортных средств, неупорядоченный водоотвод при возведении насыпей и других сооружений).

Солифлюкцией называется медленное течение (оплывание) переувлажненных грунтов (супесей, суглинков и др.) по склону под воздействием силы тяжести в процессе сезонного оттаивания. В период дож­дей явление солифлюкции заметно усиливается. Скорость течения грун­та изменяется от нескольких десятков сантиметров до десятков метров в сезон.

Марями в Забайкалье и на Дальнем Востоке называют болота, сло­женные торфом и другими органоминеральными отложениями, мощ­ность которых изменяется от десятков сантиметров до нескольких мет­ров. Деятельный (ежегодно оттаивающий и замерзающий) слой грун­та в пределах марей составляет 0, 5... 1, 0 м. Ниже этой глубины зале­гают вечномерзлый торф, органоминеральные или различные мине­ральные грунты. Мари распространены на водоразделах, пологих склонах, террасах и поймах рек, а также в пределах равнин. Участки местности, занятые марями, имеют площадь от нескольких сотен квад­ратных метров до десятков квадратных километров.

При трассировании железных дорог и районах вечной мерзлоты, как правило, предпочтение отдают долинным ходам. Опыт проектиро­вания и строительства восточного участка БАМа подтверждает, что такие решения имеют ряд преимуществ: плоский рельеф террас, мини­мальное количество выемок в льдонасыщенных грунтах. На надпой­менной террасе мощность торфа обычно сравнительно невелика, что обеспечит небольшие осадки насыпей на долинных марях. Здесь близ­ко к поверхности залегают практически непросадочные элювиальные галечники, а также имеются таликовые зоны, что благоприятно для размещения сооружений раздельных пунктов.

Наряду с этим пойменные мари могут быть сложены сильнольдис­тыми грунтами (в которых отношение объема льда к объему мерзлого грунта более 0, 4), дающими большие осадки при оттаивании. В этих условиях преимущество может перейти к водораздельному ходу трассы.

Предпочтение имеют варианты трассы, проходящие по участкам со скальными, крулнообломочньши и песчаными грунтами либо располо­женные вблизи месторождений таких грунтов, поскольку использова­ние их для возведения насыпей в наибольшей мере обеспечивает устой­чивость земляного полотна на вечномерзлых грунтах.

Избегают укладки трассы на участках с подземными льдами, глу­бокими марями, неустойчивыми косогорами с солюфликационными яв­лениями. При трассировании стремятся обойти такие места, однако в ряде случаев это оказывается невозможным или экономически нераци­ональным. Тогда такие участки с неблагоприятными мерзлотно-грун­товыми условиями следует пересекать по кратчайшему направлению.

Практическая работа 7

Проектирование плана линии

Цель: запроектировать план линии в соответствии с требованиями СТН-Ц-01-95.

Исходные данные: результаты работы 4 и 5, спрямленная линия на карте с нанесенным пикетажем и километрами, ведомость углов поворота.

Состав и порядок работы

1. Подобрать радиусы круговых кривых.

2. Вписать кривые в углы поворота.

3. Рассчитать параметры круговых кривых.

4. Вычислить пикетажные значения главных точек кривых, выполнить контроль.

5. Заполнить ведомость плана линии.

Ход работы

1. Отдельные прямолинейные участки трассы сопрягаются между
собой круговыми кривыми. Сопряжение производится либо с помощью
лекал, либо с помощью изготовленных из плотной чертежной бумаги
шаблонов в масштабе карты для стандартных значений радиусов кривых (табл. 10).

2.Стандартные значения радиусов, м, круговых кривых, установленные СТН-Ц-01-95: 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400, 350, 300, 250, 200.

3. Расчет параметров круговых кривых.

Пользуясь таблицами для разбивки кривых на железных дорогах Д.И. Власова и В.Н. Логинова, определить параметры кривых и внести в табл. 6.2

Параметры кривых в метрах перевести в ПК... +... (табл. 11).

4. Расчет главных точек кривых в пикетах.

5.Полученные результаты внести в табл. 12
Таблица 10-Рекомендуемые и допускаемые радиусы круговых кривых в плане

Таблица 11- Параметры кривых

Таблица 12- Ведомость плана линии

Вывод: проанализировать ведомость плана линий и установить соответствие каждой прямой вставки между смежными кривыми тре­бованиям СТН-Ц-01-95 (табл. 12).

Контрольные вопросы

1 Параметры кривых;

2 Проектная линия;

3 Построение продольного профиля;

4 Шаблон круговых кривых.