- •20. Расчёт глубины заложения дренажа как противопучинного устройства. Основные положения по расчёту горизонтального трубчатого дренажа.
- •21. Принципы работы и расчёта теплоизолирующих покрытий (врезных и накладных) и подъёмки пути на балласт.
- •22. Сопряжение врезной теплоизолирующей подушки с грунтом земляного полотна на участке отвода.
- •23. Характеристика вечномёрзлых грунтов как оснований сооружений (температура, деятельный слой, строительные свойства). Термокарст и его воздействие на земляное полотно.
- •24. Влияние насыпей из обычных дренирующих грунтов на состояние низкотемпературных и высокотемпературных в.М.Г. Основания. Виды деформаций земляного полотна.
- •25. Принципы проектирования земляного полотна на вечномёрзлых грунтах. Методика проектирования насыпей на низкотемпературных вечномёрзлых грунтах.
- •26. Прогнозирование протаивания вечномёрзлых грунтов в основании насыпей. Определение минимальной высоты насыпей.
- •27. Расчёт осадки оттаивающих вечномёрзлых грунтов под насыпями. Проектирование поперечного профиля насыпи с учётом осадки грунтов основания.
- •28. Проектирование выемок в вечномёрзлых грунтах.
- •29. Проектирование водоотводных устройств на в.М.Г.
- •30. Требования по сохранению природной среды в районах вечной мерзлоты.
- •31. Проектирование выемок в скальных породах.
- •32. Противообвальные укрепительные сооружения.
- •33. Земляное полотно на косогорах. Поддерживающие сооружения.
- •34. Сели и причины образования, борьба сними.
21. Принципы работы и расчёта теплоизолирующих покрытий (врезных и накладных) и подъёмки пути на балласт.
Пенопластовые покрытия эффективны кА на участках с пучинами, так и в местах просадок пути в период оттаивания грунтов.
Расчетную толщину слоя тепловой изоляции из пенопласта, при которой пучинистый грунт под ним не будет промерзать, можно определить по формуле:
(2.27)
где hт – нормативная толщина слоя пенопласта, см, определяемая по графикам в зависимости от 10 – максимальной в десятилетнем периоде суммы градусосуток отрицательных температур и толщины слоя балласта под пенопластом; т – коэффициент теплопроводности пенопласта (0,04 ккал/мчС); н – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2; Wоб – нормативное водопоглощение по объему, принимается равным 0,5 % (0,005).
Укладка пенопласта толщиной hpт исключает промерзание пучинистого грунта под ним. Толщину слоя балласта под пенопластом определяют исходя из толщины hбс существующей балластной призмы над пучинистым грунтом основной площадки, допустимой подъемки пути и с учетом расположения пенопласта ниже подошвы шпал не менее 0,4 м. В этом расчете толщину слоя пенопласта hп ориентировочно можно принять 0,12÷0,15 м. Тогда величина определится как:
(2.28)
здесь 0,55 – минимальная необходимая толщина слоя балласта над пенопластом.
Если получится меньше 0,1 м, тогда можно использовать допустимую подъёмку пути на участке укладки пенопласта и довести до 0,1÷0,2 м. В случае невозможности подъёмки пути доводится до указанной величины за счёт срезки верхнего слоя пучинистого грунта. Срезку полезно делать на участках, где основная площадка поражена балластными корытами. Поверхности грунта после срезки придается поперечный уклон в полевую сторону, равный 0,04 (рис. 2.12, в). При укладке пенопласта в комплексе с капитальным и средним ремонтами верхнего строения пути при использовании машин для глубокой очистки щебня последний размещают непосредственно на плиты пенопласта. Расчетная толщина слоя пенопласта должна быть увеличена на 1 см при см и на 2 см при см из-за вдавливания в него отдельных щебенок. При выполнении работ со снятием рельсошпальной решетки поверх пенопласта укладывают защитный слой из песка, асбестовых отходов или щебня с размерами частиц 10–25 мм толщиной 0,1 м (см. рис. 2.12, б, в).
Рис. 2.12. Поперечные профили балластной призмы с устройством тепловой изоляции из пенопласта без защитного слоя (а и г), с защитным слоем (б и в) и со срезкой земляного полотна (в): 1 – слой пенопласта; 2 – подстилающий слой старого балласта; 3 – защитный слой
Ширина пенопластового покрытия Во зависит от климатического района, характеризуемого многолетней средней суммой градусосуток отрицательных температур воздуха :
для I ≤ 2000 С∙сут, Во = 4,5 м, в = 0,9 м;
для II 2000 < ≤ 2500 С∙сут, Во = 5,0 м, в = 1,1 м;
для III 2500 < ≤ 3000 С∙сут, Во = 5,5 м, в = 1,4 м;
для IV > 3000 Ссут, Во = 6,0 м, в = 1,6 м.
Буквой «в» обозначен выступ краев пенопластового покрытия за концы шпал.
Высота подъёмки пути на балласт в соответствии с расчётной схемой (рис. 18, а), определяется по формуле:
(2.28)
где q – коэф., принимаемый равным 1,0 при подъёмке на песчано-гравийный балласт и 0,9 – на асбестовый балласт; n – коэф., учитывающий конструкцию земляного полотна: для нулевых мест n = 1,0, для выемок глубиной более 1 м n = 0,95 и для насыпей высотой более 1 м n = 1,05; Zmax – глубина промерзания слоя балластных материалов при устройстве подъёмки на песчано-гравийный или асбестовый балласт во всей зоне сезонного промерзания; hб.с. – толщина существующего слоя балластных материалов по оси пути от верха балластной призмы до пучинистых грунтов основной площадки по материалам обследования; m – коэф., учитывающий возможное увеличение глубины промерзания по сравнению с многолетними средними данными.
Рис. 18. Схемы к расчёту противопучинных покрытий: а – подъёмка пути на балласт; б – накладная теплоизолирующая подушка; 1 – пучинистые грунты; 2 – граница промерзания после устройства противопучинного мероприятия
Коэффициент m для районов с сезонным промерзанием, где величина многолетней средней суммы градусосуток отрицательных температур воздуха ≤ 2500 Ссут, определяется по формуле:
(2.32)
где 10 – максимальная в десятилетнем периоде сумма градусосуток отрицательных температур воздуха; – принимается равной 2500 Ссут.
Для районов глубокого сезонного промерзания и вечной мерзлоты при 10 > 2500 Ссут коэффициент принимают равным 1,0.
Величину Zmax определяют по графику в зависимости от величины 10.
Толщина накладной подушки из асбестового балласта или шлака (при использовании в балластной призме щебня), показанной на рис. 18, б определяется по формуле:
(2.33)
где S – коэффициент, принимаемый для асбестового балласта равным – 0,95 и для шлака равным - 0,85; hб – проектная толщина балластной призмы, считая от её верха, для принятого класса пути.
Если толщина накладной подушки, полученная по ф-ле (2.33), окажется меньше 0,2 м, то подушку не устраивают, а проектируют подъёмку пути на балласт.
Толщину врезной или комбинированной подушки из шлака (см. рис. 20) можно определить по формуле:
(2.34)
Здесь Zmax определяется по графику в зависимости от того, будет устраиваться подушка из асбестового балласта или шлака.
Дополнение:
Противопучинные покрытия из шлака могут быть накладными, врезными и комбинированными. Обычно эти покрытия называют подушками.
Накладные шлаковые подушки применяют на участках пути, где допускается значительная подъемка пути, т. е. линия неэлектрифицированная, на участке нет мостов, тоннеля, пассажирской платформы и др. Накладная подушка размещается над старой балластной призмой (рис. 2.14).
Врезная подушка на всю ее толщину врезается в грунт ниже основной площадки (рис. 2.15). Применяют их на электрифицированных линиях, когда подъемка пути не допускается или допускается на малую величину (до 10 см) и при этом толщина слоя старого балласта hбс не превышает проектную высоту балластной призмы hб.
Рис. 2.14. Схема устройства накладной шлаковой подушки: 1 – старая балластная призма; 2 – новая балластная призма; 3 – шлаковая подушка; 4 – засыпка дренирующим грунтом; 5 – дренажная труба; 6 и 6 – границы сезонного промерзания соответственно до устройства подушки и после устройства; 7 – пучинистый грунт
Рис. 2.15. Схема устройства врезной шлаковой подушки: Пв – толщина врезной подушки; hб – высота новой балластной призмы из щебня (1); 2 – врезная шлаковая подушка; 3 – дренаж мелкого заложения; 4 и 4 – границы сезонного промерзания соответственно до устройства подушки и после устройства; 5 – пучинистый грунт