Что считается дефектом земляного полотна
Что считается дефектом земляного полотна
Деформации, повреждения и разрушения
Дефекты являются следствием недоработок при проектировании ЗП, его защитных и укрепительных сооружений, нарушении технологии строительного процесса и временной эксплуатации железнодорожных линий, неудовлетворительного текущего содержания и ремонтов железнодорожного пути.
Деформации ЗП возникают в следующих случаях: при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно сооружено, несоответствии мощности верхнего строения пути (ВСП) нагрузкам от подвижного состава, при недостаточной защите грунтов ЗП от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов.
Классификация наиболее распространенных дефектов и деформаций земляного полотна
Основная площадка ЗП
· Термокарстовые понижения и провалы на мари и земляном полотне
· Весенние пучинные просадки
· Пучинные горбы над «холодным трубопроводом»
· Обрушения крутых откосов выемок в лессовых грунтах
· Размывы откосов контрбанкетов и берм
· Сплывы откосов выемок
· Сплывы откосов насыпей
· Ополpание откосов насыпей
· Сплывы откосных частей насыпей над пересекающими их термотрассами
· Оползание рыхлых отложений по контакту со скальными породами
Тело и основание ЗП
· Оседание насыпи вследствие уплотнения слагающих ее грунтов
· Осадка и расползание насыпей на оттаивающих вечномерзлых грунтах
· Сдвиг (сползание) насыпи или ее низовой части по наклонному основанию
· Смещение насыпи, расположенной на куруме
· Суффиозное разрушение откосных частей ЗП
· Оседание насыпи вследствие уплотнения грунтов основания
· Оседание насыпи вследствие выпирания грунтов основания
· Выпирание грунтов в выемке
· Провалы насыпей на торфяных болотах
· Провалы ЗП на закарстованных территориях
Повреждения ЗП в местах его взаимодействия с инородными конструкциями
· Осадки ОПЗП над трубопроводными пересечениями
· Нарушение отвода поверхностных вод у пассажирских платформ и погрузочно-выгрузочных площадок
· Повреждения приоткосных частей ЗП в местах прокладки кабелей
· Оседание ЗП над шахтными разработками
· Длительное оседание насыпей на подходах к мостам и водопропускным трубам
Повреждения и разрушения ЗП, подверженных неблагоприятным природным воздействиям
Дефекты ЗП при строительстве дополнительных путей
Основные признаки БК:
Причины возникновения БК:
Мероприятия по устранению БК:
Основные признаки балластного ложе:
Причины возникновения балластного ложе:
Контакт балластных материалов и глинистых грунтов
Мероприятия по ликвидации балластного ложе
Основные признаки БМ:
Причины возникновения БМ:
Мероприятия по ликвидации БМ:
Построечный поперечный профиль
Выпирание грунта из-за образования балластного мешка
Контакт балластных материалов и глинистых грунтов
Основные признаки БГ:
Причины возникновения БГ:
Контакт балластных материалов и глинистых грунтов
Мероприятия по ликвидации балластного гнезда
Отмостка откоса для выпуска воды из прорези
Расстояние от верха балластной призмы до дна
Поперечные дренажные прорези закладывают на глубину не менее чем на 0,2 м ниже дна балластного ложа, балластного мешка, балластного гнезда.
По дну прорезей придают уклон в насыпях не менее 0,1 м, а в выемках 0,05 для отвода воды.
Термокарстовые понижения и провалы на мари и земляном полотне
Мероприятия по ликвидации:
Термокарстовое понижение у подошвы откоса насыпи
Верхняя граница вечной мерзлоты
Определение пучин и их разновидность
По характеру искажения положения рельсовых нитей пучины делят на:
Пучины в зависимости от местоположения пучинообразующего слоя делятся на балластные и грунтовые.
Зимнее положение пути
Летнее положение пути
Грунтовые пучины делятся на 3 вида:
1. Пучины, возникающие при промерзании грунтов верхней части земляного полотна после промерзания балластного слоя и растущие в течение первой половины зимы. Пучины этого вида характерны для участков, где грунты основной площадки переувлажняются из-за наличия балластных корыт, лож и т.д.
2. Пучины, образующиеся при промерзании грунтов всей замерзающей зоны и растущие до конца зимы.
3. Пучины, появляющиеся при промерзании грунтов нижней части замерзающие зоны и растущие в течение второй половины зимы. Эти пучины характерны для участков, где слой старых балластных материалов под балластной призмой имеет большую толщину.
Причины грунтовых пучин
Причиной грунтовых пучин является замерзание воды в грунтах и увеличения объема в дренирующих грунтах на 9 %. В пучащих грунтах (супеси, суглинки, глины) объем вспучивания грунта увеличивается в 2 раза по сравнению с дренирующими грунтами. Это связано с тем, что в процессе замерзания влажность пучащих грунтов увеличивается в 2 раза за счет подсасывания воды из нижних слоев. Таким образом, чем толще слой пучащего грунта, тем больше высота пучинного горба в данном месте.
Способы ликвидации грунтовых пучин
Первая группа способов ликвидации грунтовых пучин
Первая группа этих способов состоит в том, чтобы пучащий грунт, расположенный под основную площадку земляного полотна вывести из зоны промерзания. Для этого осуществляют подъемку пути либо на балласт, либо на противопучинную подушку, а затем на балласт. В этом случае имеется возможность сохранить существующий балластный слой, механизировать работы по ликвидации пучин.
Вторая группа способов ликвидации грунтовых пучин
Вторая группа способов ликвидации грунтовых пучин связана с осушением пучащих грунтов. Осушение грунтов на пучинистых участках должен обеспечить перехват дренажными сооружениями водоносного горизонта, питающего грунты, или понизить уровень грунтовых вод, выводя капиллярную зону из зоны промерзания. В основном используют подкюветные или закюветные дренажи.
Третья группа способов ликвидации грунтовых пучин
К третьей группе способов ликвидации пучин относят замену пучащего грунта дренирующим.
Четвертая группа способов ликвидации грунтовых пучин
Балластные пучины образуются при наличии углублений в основной площадке ЗП, загрязненного балластного слоя, запущенности кюветов, лотков и водоотводных канав. Они появляются сразу с наступлением морозов и достигают высоты 20-40 мм. В начале весны балластные пучины быстро спадают.
Борьба с балластными пучинами сводится к очистке щебеночного и замене песчано-гравийного загрязненного балласта, срезке обочин, осушению балластных корыт и лож, подъемке пути на балласт при достаточной его толщине, устранению неровностей основной площадки, сложенной глинистыми грунтами.
Основные дефекты и деформации земляного полотна и неотложные меры по их устранению
Сафонов С.В., эксперт ООО «Техника»
Мальцев С.В., эксперт ООО «Техника»
Симиниченко В.В., эксперт ООО «Техника»
Надов Д.О., эксперт ООО «Техника»
Скаков В.А. эксперт ООО «Техника»
Основой содержания земляного полотна являются надзор за его состоянием с целью своевременного выявления признаков и причин деформаций, предупреждение опасных деформаций, могущих приводить к аварийным ситуациям, проведение неотложных мер, выполнение планово-предупредительных работ в комплексе работ по верхнему строению пути, а также ремонт или усиление его в качестве самостоятельных работ по индивидуальным проектам.
В течение длительного срока службы земляное полотно претерпевает различные видоизменения, которые приводят к превращению типовых поперечных профилей в эксплуатационные (типичные). Земляное полотно и его сооружения должны обеспечивать безопасность движения поездов с заданными нагрузками, скоростями движения при установленной грузонапряженности. Земляное полотно, его отдельные элементы и сооружения должны отвечать требованиям прочности, устойчивости на весь период службы при соблюдении периодичности ремонта.
Дефекты являются следствием недоработок при проектировании земляного полотна, его защитных и укрепительных сооружений; нарушений технологии строительного процесса и временной эксплуатации железнодорожных линий; неудовлетворительного текущего содержания и ремонтов железнодорожного пути.
Деформации земляного полотна возникают при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно возведено; несоответствии мощности верхнего строения пути нагрузкам от обращающегося подвижного состава; при недостаточной защите грунтов земляного полотна от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов (оползней, селей, наводнений). Низкое качество содержания земляного полотна, когда не обеспечивается отвод поверхностных и грунтовых вод, несвоевременно устраняются мелкие повреждения защитных и укрепительных устройств, не ликвидируются причины снижения несущей способности грунтов и другие нарушения при содержании и ремонтах железнодорожного пути, приводит к перерастанию мелких повреждений в опасные деформации, угрожающие безопасности движения поездов.
1. Пучины- искажения положения рельсовых нитей в продольном и поперечном профилях в виде пучинных горбов, пучинных впадин, пучинных перепадов, требующих исправления пути, и возникающие вследствие неравномерного вспучивания грунтов при промерзании. При оттаивании грунтов возможны весенние пучинные просадки.
Опознавательные признаки: деформации возникают в периоды промерзания и оттаивания грунтов; отступления в пути по уровню и в продольном профиле, вызывающие неспокойный ход поезда при движении по пучинному участку; зависание рельсов над шпалами вблизи пучинных неровностей; продольные трещины в снежном покрове, на поверхности откосной части балластной призмы, у концов шпал; при оттаивании грунта возникают просадки, перекосы, выплески, выпирание грунта при проходе поездов с выпучиванием обочин, откосов кюветов и канав, сдавливание лотков.
Причины: наличие неоднородных или неодинаково увлажненных грунтов основной площадки; увлажнение глинистых грунтов, слагающих основную площадку, вследствие наличия бессточных неровностей; неравномерное увлажнение грунтов в зоне сезонного промерзания грунтовыми водами и при запущенном состоянии водоотводов; неодинаковая глубина промерзания земляного полотна; неравномерное загрязнение и увлажнение балластного слоя.
Неотложные меры: усиленный надзор за состоянием пути в периоды роста пучин зимой и, особенно, при их спаде весной (вплоть до ежедневных осмотров); своевременное устранение отступлений от норм содержания рельсовой колеи с применением пучинных подкладок или подрельсовых прокладок (выправка пути на балласт применяется после оттаивания грунта); тщательное содержание водоотводных устройств (кюветов, канав, лотков, дренажей) с заблаговременной подготовкой к отводу воды в периоды длительных оттепелей и весеннего снеготаяния; в периоды быстрой осадки пучин при высокой температуре наружного воздуха и интенсивных атмосферных осадках возможно ограничение скорости движения поездов. После оседания пучин и прекращения просадок необходима выправка пути на балласт с изъятием пучинных подкладок.
2. Оползания откосов насыпи- отслоение откосной части насыпи с захватом основной площадки чаще всего до концов шпал или до оси пути и смещение ее к подошве откоса, иногда с захватом основания насыпи.
Опознавательные признаки: появление продольных трещин на обочинах, откосах балластной призмы, вдоль торцов шпал, под рельсошпальной решеткой, бугров на откосе и увлажненных складок в нижней части откоса; относительно большие просадки рельсовых нитей, требующие выправки пути; искажение очертаний откосов и поверхности земли рядом с основанием откоса. При оползании вначале происходит вертикальное смещение грунта с образованием стенки отрыва, затем смещение грунта в полевую сторону. Как правило, другая часть насыпи остается устойчивой. Этим отличается оползание откосов от общего смещения всей насыпи.
Причины: недостаточная плотность грунтов насыпи и откосных частей; наличие балластных шлейфов на откосах насыпей; завышенная крутизна откосов; сооружение насыпи из слабых грунтов, не пригодных для строительства; разница в плотности и влажности грунтов ядра и откосной части; наличие продольных балластных лож, мешков и особенно балластных гнезд; наличие балластного шлейфа с завышенной крутизной его откоса и смачиванием контакта глинистых и дренирующих грунтов; наличие слабых грунтов в основании откосной части насыпи; плохое текущее содержание земляного полотна; переувлажнение грунта обильными атмосферными осадками, талыми водами.
Неотложные меры: планировка обочин, заделка трещин, уборка снега в конце зимы; осушение балластных лож, мешков и гнезд; предотвращение поступления воды в тело насыпи (гидроизоляция или перехват воды и отвод ее за пределы насыпи); срезка оползающих грунтов откосов; нарезка уступов на глиняном ядре и восстановление качественным грунтом с нормируемым уплотнением; присыпка берм или контрбанкетов для усиления откоса. При восстановлении насыпи дренирующими грунтами, подаваемыми поездной возкой, недопустимо перегружать верхнюю часть откоса, а от контакта глинистых и дренирующих грунтов необходимо обеспечивать отвод впитывающейся воды.
3. Подмыв основания земляного полотна водными потоками
Опознавательные признаки: размыв берега у основания откоса земляного полотна с отложениями наносов в излучинах и подмывами нижних частей откосов; загромождение русла карчами, валунами, мелким камнем и песком с образованием местных подпоров воды и поднятием ее до верха земляного полотна; при обильных атмосферных осадках, таянии ледников вероятно полное затопление пути с размывами балластного слоя, повреждениями и разрушениями регуляционных сооружений, опор мостов, водопропускных труб; при катастрофических паводках возникает угроза безопасности движения поездов.
Причины: несвоевременное устранение повреждений и дефектов в конструкциях защитных и укрепительных устройств и сооружений; неудовлетворительное содержание регуляционных, струенаправляющих сооружений и их креплений; недостаточная сопротивляемость грунтов и защитных конструкций волновым, ледовым воздействиям и течению воды; изменение режима водотока (водоема), связанное со спрямлением русел, устройством плотин.
Неотложные меры: выполнение защитных работ в соответствии с планами водоборьбы, местными инструкциями, указаниями оперативного штаба, создаваемого на опасный период начальником дистанции пути, а при необходимости начальником отделения или начальником дороги; наращивание имеющихся регуляционных сооружений или возведение их вновь на участках угрозы размыва (отсыпка горной массы, обвалование и другие мероприятия); устранение местных завалов русла, создающих подпор воды; надзор за состоянием участка пути и устранение возникающих неисправностей.
1. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утверждены приказом Минтранса от 21.12.2010 г. № 286.
2. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути (ЦП-544)
3. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути, утвержденная распоряжением ОАО РЖД № 2791р 29.12.2012 г.
Дефекты и деформации земляного полотна
Изменения внутреннего строения, формы и размеров земляного полотна, состояния и свойства грунтов, снижающие эксплуатационные качества ж.-д. пути являются следствием внешних нагрузок, термодинамических условий, влажности и других факторов. Дефекты и деформации возникают также из-за отклонений конструкций земляного полотна от современных норм; несовершенства технологий и ошибок, допущенных при строительстве дороги; неудовлетворительного состояния верхнего строения пути, недостаточной прочности грунтов, отсутствия или малой работоспособности защитных и укрепительных сооружений и т. п. Наличие дефектов и деформаций земляного полотна часто приводит к ограничению скоростей движения поездов или, в более редких случаях, к его полному прекращению до окончания восстановительных работ. Все это оказывает существенное влияние на перевозочный процесс и безопасность движения поездов.
Содержание
Классификация
В соответствии с принятой классификацией дефекты и деформации земляного полотна в зависимости от места проявления, причин возникновения и характера повреждений подразделяются на восемь групп.
I группа — основная площадка
II группа — откосы
Дефекты: смывы – поверхностные нарушения откосов насыпей и выемок атмосферными водами; обрушения крутых откосов выемок в лессовых грунтах – появление продольных трещин на заоткосной площадке с образованием уступов, обрушение крупных (до 3-5 м3) массивов грунта. Деформации: размывы откосов контрбанкетов и берм; сплывы откосов выемок – смещение верхнего слоя грунта толщиной до 1-2 м с сохранением общей устойчивости откоса; сплывы откосов насыпей – смещение поверхностного слоя грунта (в том числе балластного шлейфа) с захватом обочины и части балластной призмы без нарушения общей устойчивости насыпи; оползание откосов насыпи – отслоение откосной части насыпи с захватом основной площадки чаще всего до концов шпал или до оси пути и смещение ее к подошве откоса, иногда с захватом основания насыпи; сплывы откосных частей насыпей над пересекающими их теплотрассами – смещение массивов грунта или оплывание его с неровностями и западинами на откосах над теплотрассой, располагающейся на переходе в теле насыпи; оползание рыхлых отложений по контуру со скальными породами – взбугривание естественной поверхности склона с образованием продольных трещин в грунтовой толще, расположенной выше бровки откоса; осыпи – перемещение под действием силы тяжести дресвяно-щебенистых продуктов выветривания горных пород с поверхности откосов или склонов к их подошве; вывалы – выпадение отдельных скальных обломков (глыб) из откосов выемок (полувыемок) или с поверхности склонов при сравнительно устойчивых скальных массивах; обвалы – обрушения раздробленных скальных пород с естественных склонов, откосов, выемок или полувыемок.
III группа — тело и основание земляного полотна
Дефекты: расползание насыпи – медленное оседание насыпи с изменением первоначальных очертаний как основной площадки, так и откосов; оседание насыпи вследствие уплотнения слагающих ее грунтов – заметное понижение продольного профиля пути, особенно вблизи водопропускной трубы; осадки и расползание насыпей на оттаивающих вечномерзлых грунтах – неравномерные осадки насыпи, сопровождающиеся расползанием откосных частей на мари за счет пластических деформаций (выдавливания) слоя талых глинистых грунтов основания толщиной 10-30 см, находящихся в текучем (или текучепластичном) состоянии под подошвой насыпи при оттаивании сезонно-промерзающего слоя. Деформации: сдвиг (сползание) насыпи или ее низовой части по наклонному основанию – смещение рельсовой колеи в направлении передвижения насыпи (внии по косогору), появление бугров выпирания грунтов у основания откосов с низовой стороны; оползни – деформации земляного полотна, обусловленные скользящим смещением грунтовых масс под действием силы тяжести; смещение насыпи, расположенной в куруме – нарушение рельсовой колеи в плане из-за смещения насыпи в направлении движения глыбового развала (курума) вниз по склону.
IV группа – слабые основания
Дефекты: суффозионное разрушение откосных частей земляного полотна – отложения мелкопесчаных и пылеватых частиц вблизи выходов грунтовых вод на поверхность, концентрические трещины в откосных частях земляного полотна, у водоотводных канав с откосными и циркообразными оплывинами. Деформации: оседание насыпи вследствие выпирания и уплотнения грунтов основания – просадки и сдвижки пути; выпирание грунтов в выемке – искривление кюветов или других водоотводных сооружений в плане и профиле, искажение очертаний откосов с отколами крупных массивов, возникновение циркообразных трещин; провалы насыпей на торфяных болотах (илистых отложениях) – быстропротекающие (обычно в течение нескольких часов) деформации земляного полотна, вначале в форме медленного неравномерного оседания, затем с образованием внезапных прорывов по основанию насыпи с выпорами на расстоянии 5-15 м от земляного полотна и быстрым опусканием частей тела насыпи в прорывы покровной толщи болота; провалы земляного полотна на закарстованных территориях – появление на земной поверхности провалов, местных оседаний с образованием трещин, неисправностей верхнего строения пути в форме зависания рельсошпальной решетки, возникновение просадок, нарушение очертаний балластной призмы, откосов, берм.
V группа — места взаимодействия с другими сооружениями
Дефекты: осадки основной площадки земляного полотна над трубопроводными пересечениями – просадки пути на коротких участках (длиной в 5-8 шпал) вследствие оседания грунта земляного полотна, повреждение креплений или очертаний откосов или дна водоотводов, неравномерное пучение грунтов над трубопроводом и на соседних участках пути; нарушение отвода поверхностных вод у пассажирских платформ и погрузочно-выгрузочных площадок — наличие засорителей на поверхности балластной призмы, выплески сквозь балластный слой, нарушение состояния пути по уровню и в профиле; повреждения приоткосных частей земляного полотна в местах прокладки кабелей – проседание поверхности обочин над кабелями, идущими вдоль пути, продольные трещины в балластной призме, прибровочных участках откосов и на обочинах. Деформации: оседание земляного полотна над шахтными подработками – непрерывное прогрессирующее искажение очертаний насыпей и выемок вследствие неравномерного оседания территории в местах ведения шахтной добычи полезных ископаемых; длительное оседание насыпей на подходах к мостам и водопропускным трубам – частое нарушение состояния верхнего строения пути в виде отрясенных шпал, предмостовых просадок рельсовых нитей, ослабление затяжки болтов в скреплениях.
руппа – земляное плотно, подверженное неблагоприятным природным воздействиям
Дефекты: песчаные заносы в пустынях и полупустынях – постепенное накопление сыпучего песка на поверхности балластного слоя, обочинах, откосах, отложение слоев песка на верхнем строении пути. Деформации: размывы подтопляемых откосов земляного полотна — обусловлены быстрым течением воды на участках временного или постоянного подтопления с наличием в водном потоке поваленных деревьев, пней, бревен и других посторонних предметов; размывы открытых водоотводов (канав, кюветов и др.) – местные разрушения откосов и дна продольных канав, кюветов, отводных русел от дренажей с образованием промоин, накоплений размытого грунта, деталей креплений дна; понижения и заплывания водоотводов земляного полотна на вечномерзлых грунтах – прекращение стока воды и ее застои в водоотводах; заиливание кюветов и канав – отложение илистых и супесчаных грунтов на дне кюветов и канав; подмыв берега моря (озера, водохранилища) вблизи земляного полотна, защитных и укрепительных сооружений; подмыв основания земляного полотна водными потоками – размыв берега у основания откоса земляного полотна с отложениями наносов в излучинах и подмывами нижних частей откосов; оврагообразование – одиночные (или разветвленные), вытянутые вдоль промоины с крутыми откосами и интенсивно размываемым дном; завалы земляного полотна снежными лавинами – лавинные лога (желоба) по поверхности склона с накоплением снежных массивов при снегопадах и метелях; завалы пути селевыми потоками – отложение селевых масс в руслах на подходах к мостам, при резких поворотах русла селеопасного лога, образование подпертых водоемов, угрожающих прорывами и прохождениями шквальных потоков; повреждения земляного полотна при наводнениях, обусловленные интенсивным и продолжительным поднятием уровня воды в близкорасположенных водотоках и водоемах, приводящим к размывам откосов подтопленного земляного полотна и укрепительных сооружений, выходом воды на путь; повреждения земляного полотна при землетрясениях, различающиеся в зависимости от интенсивности землетрясений в баллах.
VII группа — строительство дополнительных путей
Дефекты: пучение на одном из путей двухпутного участка – поднятие рельсовых нитей на различные величины; оседание насыпи дополнительного (нового) пути, построенной на слабом основании – образование продольного понижения у основания откоса вновь возведенной насыпи, неровность обочины земляного полотна и нарушение прямолинейности бровки, возникновение продольных трещин у границы старой и новой насыпей; переувлажнение грунта в откосах старой и вновь построенной насыпей вследствие неорганизованного водоотвода их уширенного междупутья – застои воды в междупутных заглубленных пазухах, высачивание воды на откосе вновь построенной насыпи. Деформации насыпи второго пути в результате увлажнения грунта из балластного шлейфа, защемленного при строительстве второго пути – длительное оседание рельсовой колеи, продольные трещины на междупутье, обочинах, откосах, высачивание воды на откосе новой насыпи.
VIII группа — конструктивные дефекты земляного полотна длительно эксплуатируемых линий
Недостаточность ширины обочин – откосы насыпи или откос кювета выемки становятся продолжением откоса балластной призмы, непрямолинейное очертание бровки земляного полотна; балластный шлейф с завышенной крутизной откоса – непрямолинейные очертания откосов насыпей, продольные трещины на бровках и откосах, приводящие при большой крутизне к сплавам шлейфов; недостаточная длина водопропускной трубы – зауженность обочин насыпей или их полное отсутствие, клинообразные отложения балластных материалов на откосах насыпей, продольные трещины на откосах, застои воды у основания откосов и их размывы; уменьшение сечения построечных кюветов – снижение стабильности пути из-за просадок, пучин и др.; застои воды на уровне дна построечных кюветов и основной площадки, в выемках и на нулевых местах; смещение уровня и положения в плане кюветов – размещение новых кюветов в старых балластных материалах, наличие валов из старых балластных материалов у основания откосов выемок, на нулевых местах.