Диссертация (Технология трассирования железной дороги в районах с высокой сейсмичностью), страница 6

линии1:1.51:1.751:1.51:1.51:21:21:1.51:1.51:1.51:1.5Крутизна откоса выемок:до 6 м1:21:1.51:1.51:11:1.751:1.51:0.2от 6 м до 12 м1:1.51:1.51:11:21:1.51:0.2Категория группы поIIIIIIIIIIIIIIсейсмическим свойствам*К дренирующим грунтам по условиям работы земляного полотна следует относить грунты, имеющие при максимальной плотности постандартному уплотнению коэффициент фильтрации не менее 0,5 м/сут, содержащие менее 10% частиц по массе размером менее 0,1 мм.423.2 Обеспечение однородности основной площадки земляного полотнаОпыт проектирования и строительства железных дорог в Сибири и наДальнем Востоке, в том числе Байкало-Амурской магистрали и примыканий кней, показывает, что особое внимание следует уделять участкам на косогорах,отличающимся неблагоприятными инженерно-геологическими условиями. Впределах этих участков велика вероятность возникновения аварийных ситуаций(«отказов»), что может приводить к нарушению требования бесперебойностидвижения поездов, нарушению графика движения, нарушению сроков доставки,что может спровоцировать нарушение работы на перегоне, близлежащихжелезнодорожных станциях, линиях примыканий или железнодорожной линии вцелом [75].При трассировании железнодорожной линии в таких условиях необходимовыполнять антисейсмические требования, одним из которых, согласно СП [107],является устройство однородной основной площадки земляного полотна –исключение таких типов поперечного профиля, как «полунасыпь-полувыемка»,так как они характеризуется неоднородными грунтовыми условиями: насыпь –насыпной грунт, выемка – местные грунты, и проектирование только насыпей илитолько выемок.

Это позволяет увеличить устойчивость земляного полотна иуменьшить вероятность разрушений при землетрясениях [40].Однородность основной площадки можно обеспечить при укладке трассылинии за счѐт корректировки еѐ положения в плане или продольном профиле. Приэтом можно при фиксированном плане трассы определить отметки насыпи Нmin(н)и выемки Нmax(в), ограничивающие положение проектной линии по условиюсохранения однородности основной площадки.

Таким образом, можно получитьнекий «коридор профиля».«Коридор профиля» – область в продольном профиле трассы, ограниченнаяотметками минимальных высот насыпей (hн) и глубин выемок (hв), внепространства которой должна располагаться проектная линия (рисунок 3.1).43Рисунок 3.1 - Граничные значения отметок насыпей и выемокКорректировка пространственного положения трассы для обеспеченияоднородности земляного полотна в процессе разработки проекта возможна в двухслучаях.В первом случае – приукладке трассы на стадии проекта.

На основеуложенного плана линии на продольном профиле указываются линия земли играницы «коридора профиля», вне пространства которого должна быть уложенапроектная линия. Например, на рисунке 3.2 при проектировании продольногопрофиля трассы новой железнодорожной линии используются преимущественнонасыпи.Рисунок 3.2 - Укладка проектной линии вне «коридора профиляАнализуподлежатводораздельного,всеимеющегоходыместотрассы,призаисключениемрасположениипоперечно-планатрассыперпендикулярно горизонталям.Минимальные высоты насыпей (hн) и глубины выемок (hв) (рисунок 3.3а и3.3б) определяются по формуле:44hн  hв 0 ,5 Bk,(3.1)где B – ширина основной площадки земляного полотна; k – заложение откосакосогора.Рисунок 3.3 - Схемы для расчѐта минимальных высот насыпей и глубин выемокОднородностьосновнойплощадкиможнообеспечитьтакжекорректировкой плана трассы при фиксированной проектной линии, используяпри этом так называемый «коридор плана».«Коридор плана» – область в плане трассы, вне пространства которойдолжна располагаться проектная ось.Величины необходимых сдвигов трассы для насыпи и выемки в плане(рисунки 3.4а и 3.4б) определяются по формуле:Δнас = Δвыем = 0.5B.(3.2)Рисунок 3.4 - Расчѐт сдвигов трассы в плане для насыпи и выемкиВо втором случае имеем дело с трассой на стадии корректировки припроектировании рабочей документации.

На уже имеющемся продольном профиле45с уложенной проектной линией строится «коридор профиля» и производитсякорректировка положения проектной линии с тем, чтобы она находилась внепространства «коридора профиля» (рисунок 3.5).Рисунок 3.5 - Корректировка проектной линии для обеспечения однородности основнойплощадкиМинимальные высоты насыпей (hн) и глубины выемок (hв) во втором случае(см. рисунки 3.3в и 3.3г) определяются по формулам:hн hв 0 ,5 Bk0 ,5 Bk hр;(3.3) hр,(3.4)где hр – отметка ранее уложенной проектной линии.Величины необходимых сдвигов трассы в плане (рисунки 3.4в и 3.4г) длянасыпи и выемки определяются по формулам:Δн = 0.5B – hрk,(3.5)Δв = 0.5B + hрk.(3.6)Таким образом, в разделе 3.2 был рассмотрен вариант обеспечения одного изтребований норм проектирования по защите земляного полотна железной дорогиот сейсмического воздействия – устройство однородной основной площадкиземляного полотна – за счѐт корректировки еѐ положения в плане или продольномпрофиле при укладке трассы, получены формулы минимальных высоты насыпей(hн) и глубины выемок (hв), величины необходимых сдвигов трассы для насыпи ивыемки в плане для вновь укладываемой трассы и на этапе разработки рабочейдокументации.

Эти формулы использованы в дальнейшем при определенииоптимального решения при смещении трассы.463.3 Определение рационального решения при смещении трассы в профилеили планеДляобеспеченияоднородностиземляногополотназасчетпространственного положения трассы можно сместить проектную линию и/илиплан трассы в пределах пространственного коридора.Для определения рационального решения при смещении трассы в профилеили в плане из полунасыпи-полувыемки в насыпь или в выемку необходимопринять критерий перехода.За критерий принята минимальная стоимость производства земляных работпо сооружению насыпи или выемки, так как именно этот показатель наиболеесущественно влияет на величину капиталовложений при строительстве новойжелезнодорожной линии.Стоимость производства земляных работ:Kз.р. V з.р.

 a з.р.,где Kз.р. – стоимость производства земляных работ, тыс. руб.;Vз.р. – профильный объѐм земляных работ, тыс. м3;аз.р. –стоимость сооружения 1 тыс. м3 земляного полотна, тыс. руб.Стоимость сооружения аз.р – величина постоянная для вида производстваработ (отсыпка насыпи, разработка выемки, рыхление грунта в выемке), апрофильный объѐм земляных работ Vз.р. представляет собой:nV з.р. S i  li,i 1где Si – площадь поперечного сечения i;li – длина участка трассы с поперечным сечением i.Наиболее рациональное решение соответствует минимуму стоимостипроизводства работ на участке длиной 1 м.Расчѐт для смещения трассы в насыпь и в выемку представлен вПриложении А.

В каждом случае с использованием координатной модели47поперечного профиля рассмотрены два варианта – смещение в продольномпрофиле и в плане3.3.1 Анализ зависимости стоимости производства земляных работ на 1 мдлины трассы от крутизны косогораДля анализа зависимости объемов земляных работ от крутизны косогора длявсех ранее описанных вариантов (см. Приложение А) рассчитаем их при крутизнекосогора от 1:3 до 1:10.Данный интервал был выбран на основе анализа строительных норм [108] ирекомендаций [97], а также предположения, что угол наклона склона к горизонтупри крутизне откоса 1:10, равный 60, можно отнести к равнинным участкам.Принимаем ширину основной площадки как для однопутной линииI-ой категории при использовании грунтов глинистых, крупнообломочных сглинистым заполнителем, скальных легко выветривающихся и выветривающихся,песков недренирующих, мелких и пылеватых равной 7.6 м и равной 6.6 м прииспользовании грунтов крупнообломочных и крупнообломочных с песчанымзаполнителем,раздробленныхскальныхслабовыветривающихся,песковгравелистых крупных и средней крупности, крутизну откосов насыпи и выемки всоответствии с таблицей 3.2 (см.

подраздел 3.1), крутизну откосов канавы/кювета1:1.5, ширину канавы/кювета 0.4, глубину канавы/кювета 0.6 м.Принимаем стоимость производства работ4:по возведению 1 м3 насыпи – 209 рублей;по разработке 1 м3 выемки – 120 рублей;по рыхлению 1 м3 грунта – 175 рублей;по рыхлению со взрывом 1 м3 грунта – 230 рублей.4Принято по смете из проекта строительства новой железнодорожной линии «Кызыл-Курагино»48Площадь координатной модели определяется по формуле:S 1 2 n 1  xi y i 1  x i 1  y i    x n  y 1  x1  y ni 1   ,где x1, y1 – координаты первой точки модели,xi, yi – координаты i-ой точки модели,xi+1, yi+1 – координаты следующей за i-ой точкой точки модели,xn, yn – координаты n-ой точки модели,n – число точек модели.Расчѐты произведены в Microsoft Excel и представлены в таблицах Б.1 –Б.112 Приложения Б, таблицах 3.3 – 3.9 и диаграммах (рисунок 3.6 –рисунок 3.12).49Таблица 3.3 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 1Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10584.98882.90882.90869.48869.48964.171083.341:9652.74990.51990.51978.77978.771106.631249.281:8742.741132.651132.651124.501124.501298.541473.221:7868.101329.101329.101328.521328.521570.801791.651:61054.801618.371618.371634.551634.551991.622286.051:51362.502086.612086.612144.602144.602705.213127.211:41965.762974.532974.533164.703164.704136.194818.331:33692.985308.145308.146225.006225.008388.999864.88ВариантВариантВариантВариантhнасΔнасhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, руб.Зависимость стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 112000.00Вариант Полунасыпьполувыемка10000.00Вариант h нас8000.00Вариант Δ нас6000.00Вариант h выем4000.00Вариант Δ выем2000.00Вариант "Рыхление"0.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.6 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 1.50Таблица 3.4 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 2Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10536,34882,25882,25771,53771,53933,481058,301:9597,17994,59994,59861,92861,921075,581225,941:8677,401144,261144,26980,12980,121268,261453,961:7788,121353,581353,581141,311141,311544,261781,901:6950,851667,111667,111374,131374,131979,162302,351:51213,742188,542188,541740,001740,002728,173204,131:41712,093227,723227,722398,562398,564299,835113,121:33042,586323,126323,123935,203935,209658,8911738,31ВариантВариантhнасΔнасВариант ВариантhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, рубЗависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 214000.0012000.00Вариант Полунасыпьполувыемка10000.00Вариант h нас8000.00Вариант Δ нас6000.00Вариант h выем4000.00Вариант Δ выем2000.00Вариант "Рыхление"0.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.7 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 251Таблица 3.5 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 3Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10525,24837,87837,87771,53771,53887,821001,771:9582,80937,11937,11861,92861,921014,271149,871:8658,061066,881066,88980,12980,121182,271347,031:7760,691243,841243,841141,311141,311416,211622,231:6908,931499,451499,451374,131374,131766,832036,461:51141,881901,121901,121740,001740,002343,362720,961:41561,192624,132624,132398,562398,563418,454002,151:32539,594311,154311,153935,203935,206113,757237,05ВариантВариантВариантВариантhнасΔнасhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, рубЗависимость стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 38000.007000.00Вариант Полунасыпьполувыемка6000.00Вариант h нас5000.00Вариант Δ нас4000.00Вариант h выем3000.00Вариант Δ выем2000.00Вариант "Рыхление"1000.000.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.8 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 352Таблица 3.6 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 4Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10476,93816,97816,97684,47684,47839,50953,461:9527,67914,66914,66759,68759,68959,141094,751:8593,441042,351042,35856,37856,371117,651282,401:7682,061216,341216,34985,30985,301337,581543,611:6808,011467,441467,441165,801165,801665,911935,541:51001,291861,501861,501436,551436,552202,762580,371:41336,192569,372569,371887,801887,803193,453777,151:32063,494215,054215,052790,302790,305637,656760,95ВариантВариант Вариант ВариантΔнасhнасhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, руб.Зависимость стоимости производства земельных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 48000.007000.00Вариант Полунасыпьполувыемка6000.00Вариант h нас5000.00Вариант Δ нас4000.00Вариант h выем3000.00Вариант Δ выем2000.00Вариант "Рыхление"1000.000.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.9 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 453Таблица 3.7 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 5Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10562,70893,65893,65819,02819,02959,841084,661:9627,581006,981006,98918,33918,331105,991256,351:8713,591158,001158,001049,421049,421304,451490,151:7833,051369,301369,301230,461230,461589,191826,831:61010,211685,941685,941496,681496,682038,532361,711:51300,252212,932212,931926,741926,742814,693290,651:41862,093264,233264,232739,072739,074449,835263,121:33423,466400,006400,004851,124851,1210039,7712119,19ВариантВариантhнасΔнасВариант ВариантhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, руб.Зависимость стоимости производства земельных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 514000.0012000.00Вариант Полунасыпьполувыемка10000.00Вариант h нас8000.00Вариант Δ нас6000.00Вариант h выем4000.00Вариант Δ выем2000.00Вариант "Рыхление"0.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.10 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы А подгруппы 554Таблица 3.8 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы Б подгруппы 1Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10441,01663,30663,30640,24640,24714,45800,391:9487,33739,26739,26713,12713,12812,73915,001:8547,91838,59838,59808,43808,43943,251067,501:7630,51974,04974,04938,40938,401124,881280,251:6749,821169,691169,691126,131126,131391,491593,161:5937,321477,151477,151421,141421,141844,172129,181:41274,802030,572030,571952,161952,162687,173131,051:32062,273321,883321,883191,203191,204795,005653,86Вариант Вариант Вариант ВариантΔнасhнасhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, руб.Зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы Б подгруппы 16000.00Вариант Полунасыпьполувыемка5000.00Вариант h нас4000.00Вариант Δ нас3000.00Вариант h выем2000.00Вариант Δ выем1000.00Вариант "Рыхление"0.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.11 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы Б подгруппы 155Таблица 3.9 - Анализ зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы Б подгруппы 2Варианткосо-«Полунасыпь-гораполувыемка»1:10335,80613,40613,40459,32459,32609,24695,181:9369,15686,20686,20504,07504,07694,55796,821:8411,97781,34781,34560,29560,29807,31931,561:7469,00910,95910,95633,05633,05963,371118,741:6548,881097,941097,94730,90730,901190,541392,211:5669,141391,301391,30869,53869,531576,001861,011:4872,491918,171918,171081,111081,112284,852728,741:31301,583143,413143,411443,811443,814034,314893,17ВариантВариант Вариант ВариантΔнасhнасhвыемΔвыемВариантВариантУклон«Рыхление»«Рыхление совзрывом»Стоимость производства работ, руб.Зависимость стоимости производства земельных работ открутизны косогора на участке группы Б подгруппы 26000.00Вариант Полунасыпьполувыемка5000.00Вариант h нас4000.00Вариант Δ нас3000.00Вариант h выем2000.00Вариант Δ выем1000.00Вариант "Рыхление"0.001:101:91:81:71:61:51:41:3Вариант "Рыхление совзрывом"Уклон косогораРисунок 3.12 - Диаграмма зависимости стоимости производства земляных работ открутизны косогора на участке группы Б подгруппы 256В результате произведенных расчѐтов были получены следующиерезультаты (таблица 3.10):- по критерию минимальной стоимости производства земляных работпри грунтах группы А подгрупп 2 – 5 и группы Б подгрупп 1 – 2,относящихся к I и II группе по сейсмическим свойствам при крутизнекосогора от 1:10 до 1:3 рациональным решением является смещение впродольном профиле и плане в выемку;- при грунтах группы А подгруппы 1, относящихся к III группе посейсмическим свойствам (глинистые и пылеватые грунты в районахизбыточного увлажнения, а также пески однородные, мелкие и пылеватые),при уклоне косогора от 1:10 до 1:7 рациональным вариантом являетсясмещение оси трассы в плане и продольном профиле в выемку, при уклонекосогора от 1:7 до 1:3 –смещение оси трассы в плане и продольном профилев насыпь.57Таблица 3.10 - Рациональные решения при различных видах грунтов и уклоне косогора от1:10 до 1:3УклонКатегория по сейсмическим свойствам, грунтыIIIIIIКрупнообломочные икрупнообломочныеспесчанымзаполнителем;пескигравелистыекрупные и среднейкрупности;пескимелкиебарханные в районах сзасушливым климатом;раздробленныескальныевыветривающиеся;раздробленныеГлинистыеискальныелегкопылеватыегрунтывРаздробленныевыветривающиеся;районахизбыточногоскальныепескимелкиеиувлажнения,атакжеслабовыветривающиеся пылеватые;пески однородные, мелкиеглинистые грунты (ви пылеватыетом числе лѐссовидные)твердой и полутвердойконсистенции;крупнообломочные сглинистымзаполнителем такой жеконсистенции;глинистыегрунтытугопластичнойконсистенцииикрупнообломочныегрунты с глинистымзаполнителем такой жеконсистенцииСмещения оси трассы впланеипродольном1:10 – 1:7профиле в выемку навеличину от 3,10 до 5,35 мСмещение в продольном профиле и плане ви от 0,31 до 0,76 мвыемку на величину от 0,35 до 1,95 м и от 3,55 до5,85 мСмещение оси трассы впланеипродольном1:7 – 1:3профиле в насыпь навеличину от 3,1 до 5,35 ми от 0,43 до 1,78 м58Таким образом, вразделе 3.3былопроведеноисследованиезависимости стоимости производства земляных работ от крутизны косогорапри различных видах грунтов в соответствии с классификацией косогорныхучастков, по виду грунтов, геометрическим параметрам конструкцииземляного полотна итаблица 3.3)наосновекатегориям покоординатнойсейсмическим свойствам (см.моделипоперечногопрофиляземляного полотна железнодорожной линии и получены результаты порациональным решениям для участков трассы с различными уклонамикосогора при различных видах грунтов.3.4 Поиск оптимального решенияКорректировка оси, обеспечивающая однородность земляного полотнатолько в продольном профиле или только в плане, может не быть наилучшимрешением.