12 Раздел 4 (Разработка проектной документации по усилению земляного полотна на разъезде Заячий ДВЖД)

4 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

4.1 Цель реконструкции разъезда

При строительстве БАМа с 1975 по 1984 годы было отсыпано земляное полотно под два пути, но рельсошпальная решетка уложена только на одном пути. Для скрещивания поездов наряду со станциями были построены разделительные пункты, расстояния между которыми составили от 15 до 40 километров. На первоначальном этапе такая схема позволяла пропускать заявленное количество поездов. С постоянным ростом объемов перевозок по БАМу пропускная способность перестала отвечать заявленным характеристикам большинства перегонов к 2020 году не позволит перевозить заявленный в соответствии с [5] объем перевозок.

Строительство дополнительного пути при оборудовании ее автоблокировкой увеличивает пропускную способность железной дороги в 3—4 раза. Одновременно значительно улучшаются эксплуатационные показатели дороги: растет участковая скорость, сокращается оборот локомотивов и вагонов и уменьшается потребность в подвижном составе, быстрее доставляются грузы и пассажиры, снижается себестоимость перевозок.

Провозная способность и конструкция верхнего строения существующего пути участка Хани-Тында ДВЖД не удовлетворяет современным требованиям по грузоперевозкам. В связи с этим предусмотрена реконструкция верхнего строения существующего главного пути и строительство дополнительного II пути на КМ 2201 ПК 1 – КМ 2204 ПК 2 участка Хани-Тында ДВЖД на разъезде Заячий.

4.1.1 Проектные мероприятия по реконструкции разъезда Заячий

Для организации скрещения и обгона поездов с обеспечением пропускной способности по перегону приняты следующие решения:

1. Строительство дополнительного II пути на КМ 2201 ПК 1 – КМ 2204 ПК 2;

2. Двух тупиковых путей полезной длиной 100 м;

3. Укладка стрелочных переводов марки 1/11 и 1/9;

4. Замена существующего звеньевого пути на бесстыковой с полной заменой старого балласта на новый.

Подробный продольный профиль II пути представлен на листе

4.2 Причины необходимости усиления земляного полотна

При разработке реконструкции разъезда были выявлены деформации земляного полотна, которые требуют устранение путем усиления земляного полотна.

Усиление земляного полотна является комплексной и многоплановой проблемой, в состав которой входят исследования свойств и условий залегания грунтов, оценка состояния земляного полотна, расчет устойчивости сооружения, выбор эффективного варианта усиления и разработка технологии производства работ.

Основная площадка земляного полотна является одним из важнейших элементов железнодорожного пути, определяющих стабильность геометрии рельсовой колеи. Одновременно с этим сложные условия работы грунтов основной площадки привели к широкому распространению на сети железных дорог дефектов и деформаций этого элемента, что в свою очередь требует повышение затрат на содержание пути.

Деформации земляного полотна возникают в следующих случаях: при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно возведено; несоответствии мощности верхнего строения пути нагрузкам от обращающегося подвижного состава; недостаточной защите грунтов земляного полотна от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов (оползни, сели, наводнения). 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 приводят к перерастанию мелких повреждений в опасные деформации, угрожающие безопасности движения поездов.

Наиболее характерными деформациями для основной площадки данного участка проектирования являются весенние просадки и осадки при оттаивании, перекосы и горизонтальные сдвижки пути, оползание откосов. На водораздельных пространствах, характеризующихся незначительным уклоном, а также в межгорных впадинах вследствие таяния вечномерзлых глинистых грунтов с поверхности в летний период и при обилии атмосферных осадков могут образоваться переувлажненные, разжиженные грунты. Мощность этих грунтов может достигать 0,5 – 1,0м.

Существующие водоотводные сооружения – кюветы и канавы находятся в неисправном состоянии. В канавах отмечается:

- слабое течение воды, в отдельных местах – застои воды.

- заилены и заросли осокой и кочкой, кустарником и мелкими деревьями;

-поперечные сечения не соответствуют нормам[31];

На пикетах 22018 - 22020, 22024, 22025+50 - 22027согласно термометрическим данным, суглинок в мерзлом состоянии имеет твердую консистенцию, при оттаивании (при температуре минус 0⁰C и выше), принимает текучую консистенцию, вследствие чего происходит просадка земляного полотна. Необходимо предусмотреть инженерные мероприятия по предотвращению просадки. На пикетах 22048+50-22055+50 требуется предусмотреть конструкцию укрепления откоса глубокой выемки от обрушения грунта на основную площадку.

Проблема приведения земляного полотна в исправное состояние обеспечивается правильным выявлением основных причин деформаций, выбором способа усиления и технологией его выполнения. Решение этой проблемы с наибольшим эффектом и минимальными финансовыми затратами связано с использованием неразрушающих методов обследования, контролем процесса усиления и стабилизации, прогрессивных технических решений.

Предлагаемые дипломным проектом противодеформационные мероприятия направлены на ликвидацию негативных факторов или ограничение их влияния на устойчивость земляного полотна, что позволит пресечь дальнейшее развитие деформаций. Перечень вариантов проектирования конструкции усиления ориентирован на возможности их реализации планируемыми техническими средствами.

4.2.1 Варианты конструкции усиления земляного полотна

Для обеспечения устойчивости двухпутного земляного полотна проектом предусмотрены реконструктивные и противодеформационные мероприятия.

Реконструктивные мероприятия:

1. Восстановление поперечного очертания водоотводных канав и кюветов в соответствии с нормативными требованиями [31].

2. Восстановление поперечного очертания нагорной канавы.

3. Восстановление профиля земляного полотна до проектных отметок. Досыпка щебеночно-песчано-гравийной смесью (ЩПГС).

Противодеформационные мероприятия:

На участке КМ 2201 ПК 8+00 - КМ 2202 предлагается:

1 Вариант - Укрепление откосов насыпи каменной наброской;

2 Вариант - Отсыпка контрбанкета из скального грунта справа от оси пути.

На участке КМ 2202 ПК 1+75 - КМ 2202 ПК4+00 предлагается:

1Вариант - Укрепление откосов насыпи каменной наброской и устройство левостороннего дренажа;

2 Вариант - отсыпка бермы из скального грунта справа от оси пути.

На участке КМ 2202 ПК 5+50 - КМ 2203 предлагается:

1 Вариант - Укрепление кюветов каменным мощением;

2 Вариант - Устройство двустороннего подкюветного дренажа.

На участке КМ 2204 ПК 8+50 - КМ 2205 ПК 5+50 предлагается:

1 Вариант - Укрепление левого откоса противообвальной кольчужной сеткой;

2 Вариант - Устройство габионной стенки для защиты пути от обвала выемки слева от оси будущего второго пути.

Поперечные профили с вариантами усиления представлены на листах 6, 7,8.9,10.

4.3 Выбор вариантов проектирования противодеформационных мероприятий

Выбор варианта конструкции усиления земляного полотна является сложной задачей и, как правило, основывается на сравнении следующих критериев:

- инженерно-геологических особенностях реконструируемого участка;

- степени сложности выполнения рабочих процессов;

- объемов работ;

- стоимости выполнения работ.

В данном дипломном проекте после проведенного анализа предлагаемых мероприятий по приведенным выше критериям были выбраны следующие варианты для проектирования:

Реконструктивные мероприятия:

1. Восстановление поперечного очертания водоотводных канав и кюветов в соответствии с нормативными требованиями [31].

2. Восстановление поперечного очертания нагорной канавы.

3. Восстановление профиля земляного полотна до проектных отметок. Досыпка щебеночно-песчано-гравийной смесью (ЩПГС).

Противодеформационные мероприятия:

1. Отсыпка контрбанкета из скального грунта справа от оси пути на участке КМ 2201 ПК 8+00 - КМ 2202.

2. Устройством левостороннего дренажа и укрепление откосов каменной наброской на участке КМ 2202 ПК 1+75 - КМ 2202 ПК4+00

3. На участке КМ 2202 ПК 5+50 - КМ 2203 укрепление водоотводных кюветов каменным мощением.

4. На участке КМ 2204 ПК 8+50 - КМ 2205 ПК 5+50 укрепление левого откоса противообвальной кольчужной сеткой.

Выбранные мероприятия представлены на листе

4.4 Описание проектных мероприятий

4.4.1 Восстановление водоотводов

На участке реконструкции производится ремонт водоотводных сооружений следующей протяженности:

- слева от оси пути по ходу километров 4050 м;

- справа от оси пути по ходу километров 1710 м.

Ремонт существующих водоотводов осуществляется путем восстановления их поперечного профиля. Восстановление продольного профиля направлено на создание необходимого продольного уклона дна водоотводов (не менее 0,003). Продольный профиль водоотводных канав представлен на листах

После ремонта водоотводные канавы будут иметь поперечные сечения, представленные на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 – Поперечные сечения канавы

Также проектом предусмотрена реконструкция существующей нагорной канавы протяженностью 3350м.

После ремонта нагорная канава будет иметь поперечное сечение, представленное на рисунке 4.2

Рисунок 4.2 – Поперечное сечение нагорной канавы

Подробный продольный профиль водоотводных канав представлен на листе

4.4.1.1 Гидравлический расчет канав

Скапливающаяся вода, слева и справа от оси пути, особенно в весенний период и период сильных дождей просачивается в тело насыпи, что приводит к ее перенасыщению, что в свою очередь приводит к потере устойчивости. Для ее отвода производится реконструкция канавы слева и справа от оси пути.

Для решения этой проблемы необходим гидравлический расчет канавы. Произведем проверку достаточности наименьшего поперечного сечения канавы для пропуска заданного расхода по следующим формулам:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

(4.7)

(4.8)

(4.9)

(4.10)

где Q – расход, м³/сек, через данное сечение канавы воды, движущейся со скоростью V, м/сек;

H – глубина канавы со стороны низового откоса, м;

h – глубина наполнения канавы, м;

b – ширина дна, м;

m₁ и m₂ – заложения одного и другого откосов канавы;

i – продольный уклон канавы, ‰;

– площадь живого сечения, м²;

– смоченный периметр канавы, м;

R – гидравлический радиус канавы, м;

n – коэффициент шероховатости.