МИНИСТЕРСТВОПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ГЛАВНОЕУПРАВЛЕНИЕ ПУТИ

Утверждено

Министерствомпутей сообщения

7 марта1986 г,

ТЕХНИЧЕСКИЕУКАЗАНИЯ ПО УСТРАНЕНИЮ ПУЧИН И ПРОСАДОК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

ЦП 4369

МОСКВА«ТРАНСПОРТ» 1987

В Технических указаниях даны требования и рекомендации пополучению исходных данных для проектирования, условиям примененияпротиводеформационных конструкций из природных дренирующих и полимерныхматериалов, по проектированию и расчету, а также по организации и технологииработ при устройстве этих конструкций на железных дорогах. Технические указанияразработаны ВНИИЖТом, МИИТом, НИИЖТом и ХабИИЖТом совместно с Главнымуправлением пути МПС.

Заведующий редакцией В. Г. Пешков

Выпущено по заказу Министерства путей сообщения

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

При промерзании наиболее распространенных на сети железныхдорог СССР глинистых увлажненных грунтов земляного полотна происходит ихпучение на различную высоту. Если в результате пучения грунтов рельсовая колеяподнимается таким образом, что возникающие искажения в профиле и по уровню непревышают допустимых значений по нормам содержания пути, то пучение считаютравномерным. В определенных условиях неравномерность морозного пученияпревышает эти допустимые значения и на пути образуются пучины. По внешнему видуих подразделяют на пучинные горбы, впадины, перепады, перекосные иодносторонние пучины (рис.1).

Оттаивание мерзлых грунтов земляного полотна в весенний;период сопровождается снижением их несущей способности. В отдельных случаях научастках образования пучин или большого равномерного пучения происходятпросадки пути. Они могут проявляться также в период выпадения дождей. Просадкихарактеризуются быстро протекающими неравномерными оседаниями и сдвижкамирельсовой колеи, разжижением глинистого грунта с выплесками из-под шпал,выдавливанием масс этого грунта на поверхность с образованием бугров выпиранияпо оси; пути, на обочинах или в междупутье или смещением откосов; кюветов. Врезультате указанных деформаций на основной площадке образуются неровности ввиде балластных корыт и лож: различной глубины. Необеспеченный сток влаги изэтих углублений приводит к неравномерному повышенному увлажнению глинистыхгрунтов.

Рис. 1. Разновидности пучин:
а - пучинный горб; б - пучинная впадина; в - пучинный перепад; г - перекосная пучина; д - односторонняя пучина; I, II - левая в правая нити; 1, 2 - соответственно летнее изимнее положение пути; 3 - пучинные подкладки; Р_р - величина равномерного пучения; Р_гР_в,Р_п, Р_ОД - высота пучинного горба, впадины, перепада,односторонней пучины

Образование пучин и просадок пути связано с явлениемморозного пучения грунтов. Увеличение объема грунта вызывается замерзанием ирасширением воды, находившейся перед замерзанием между отдельными егоагрегатами, а также поступившей (мигрировавшей) из нижележащих талых слоев.Постепенное нарастание в ходе промерзания мощности и количества ледяныхвключений в виде отдельных линз, прослоек и прожилок в грунте приводит кподнятию рельсового пути. Процесс льдо-выделения происходит не только у фронтапромерзания, но и в некотором определенной толщины приграничном слоепромерзающего грунта. Промерзающий грунт выше этого слоя поднимается за счетпучения грунта во вновь промерзающих нижележащих слоях. Распученный грунтоказывается переувлажненным, в связи с чем при оттаивании его несущаяспособность резко снижается.

Морозное пучение характеризуют величиной и интенсивностьюпучения. Величина пучения определяется по высоте поднятия поверхностибалластного слоя (рельсошпальной решетки) по сравнению с ее предзимнимположением. При наличии нескольких разнородных по составу и свойству грунтовыхслоев эта величина равна сумме высот пучения всех слоев, слагающих зонусезонного промерзания. Отношение величины пучения каждого отдельного слоя к еготолщине называют интенсивностью пучения.

На интенсивность и величину пучения влияютгранулометрический и минералогический состав грунтов, их влажность, плотность,глубина залегания грунтовых вод, глубина и скорость промерзания.Тепловлажностный режим грунтов в свою очередь зависит от климатических иместных факторов. Из климатических факторов наиболее значимыми являютсяколичество осадков, выпавших в предзимний период, температура наружного воздухаи продолжительность зимнего периода. Последние два параметра характеризуютсяобобщенным показателем - суммой градусо-суток отрицательных температур воздуха.

Местными факторами, оказывающими влияние на величинупучения, являются конструктивные параметры земляного полотна, толщинабалластного слоя, ровность основной площадки (границы раздела междудренирующими материалами балластного слоя и глинистыми грунтами земляногополотна), условия отвода поверхностных и грунтовых вод.

К подверженным пучению грунтам железнодорожного земляногополотна относятся следующие их виды: глинистые (глины, суглинки, супеси);крупнообломочные с глинистым заполнителем при содержании частиц размером менее0,1 мм в количестве более 20% по массе; легковыветривающиеся породы (сланцы,алевролиты, аргиллиты, мергели) в зоне активного выветривания; пылеватые пескипри насыщении их водой; торфы и заторфованные грунты.

При увеличении содержания пылеватых фракций в грунтевеличина и интенсивность пучения возрастают. Дренирующие грунты (щебень,галька, гравий, песчано-гравийная смесь, крупно- и среднезернистые пески,шлаки), предохраненные от загрязнения и заиливания, неводонасыщенные мелкиепески, а также асбестовые отходы, применяемые в качестве балластных материалов,пучению не подвержены.

Основными источниками увлажнения грунтов являютсяинфильтрующиеся через балластные материалы атмосферные осадки и грунтовые воды.Роль этих источников различна в зависимости от уровня расположения грунтовыхвод и обеспеченности внутригрунтового стока инфильтрующихся осадков. Приглубоком залегании грунтовых вод и наличии балластных углублений (корыт и лож)на основной площадке превалирующее воздействие на увлажнение и пучение грунтовоказывают атмосферные осадки.

Наиболее часто пучению и просадкам подвержены участки железнодорожногопути со следующими типами конструкций земляного полотна:

выемки, нулевые места и насыпи высотой до 2 м при залеганиив пределах зоны сезонного промерзания-оттаивания пучинистых грунтов; особуюопасность представляют участки с неравномерным залеганием разнородных(пучинистых и непучинистых) грунтов, в том числе низкие насыпи на основании смелкобугристым рельефом;

выемки и нулевые места в легко выветривающихся породах вусловиях избыточного увлажнения или близкого залегания грунтовых вод;

концевые участки выемок в скальных, дренирующих и другихнепучинистых грунтах, если эти участки сложены пучинистыми грунтами;

полунасыпи и полувыемки на косогорных участках, сложенныхпучинистыми грунтами;

насыпи высотой более 2 м из глинистых грунтов;

насыпи на участках расположения водопропускных труб ипримыканий к мостам, отсыпанные глинистыми грунтами или имеющие такую высоту,при которой возможно промерзание-оттаивание пучинистых грунтов основания;

участки пересечения земляного полотна из пучинистых грунтовтрубопроводами, изменяющими температурный режим этих грунтов;

участки земляного полотна на косогорах круче 1:5 или у ихподошвы при наличии в пределах сезоннооттаивающего слоя косогоров потоков грунтовыхвод в дренирующих грунтах (возможно образование наледных пучин).

Порядок учета имеющихся пучин и просадок в техническихпаспортах дистанций пути установлен Главным управлением пути МПС (ЦП МПС).

Непроизводительные затраты, связанные с ежегодными периодическимивыправками пути, потерями пропускной способности линий из-за ограниченияскорости движения поездов уменьшением срока службы элементов верхнего строенияпут (в первую очередь рельсов и шпал), вызывают необходимость усиления пути научастках проявления этих деформаций.

Настоящие Технические указания содержат необходимыетребования и рекомендации по устранению пучин и просадок целях усиленияжелезнодорожного пути на этих участках применительно к современным условиямэксплуатации. Указания разработаны с учетом опыта, накопленного линейнымиподразделениями, научными и проектными организациями МПС Минтрансстроя приприменении утвержденных для использования на железных дорогах СССРнормативно-технических документов.

С введением в действие настоящих Технических указанийдействующие Технические указания по применению пенопластовых покрытий дляпредупреждения появления пучин (ЦП/3350) утвержденные МПС 6 августа 1976 г.,используют при проектировании тепловой изоляции из пенопластов для частичноговыведения зоны сезонного промерзания из пучинистых грунтов, а Техническиеуказания по оздоровлению основной площадки ледяного полотна на пучинистыхучастках (ЦП/2557), утвержденные МПС 14 ноября 1967 г., считаются утратившимисилу.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Технические указания предназначены дляиспользования работниками проектных институтов, служб пути, путевых машинныхстанций, инженерно-геологических баз путеобследовательских станций и дистанцийпути при проектировании и осуществлении противодеформационных мероприятий научастках земляного полотна железных дорог с пучинами просадками пути.

1.2. Требования и рекомендации Технических указанийприменимы для железных дорог в районах сезонного промерзают грунтов, а такжераспространения вечномерзлых грунтов (сливающейся или несливающейся мерзлоты).

1.3. Усиление железнодорожного пути на участках с пучинами ипросадками производят по проектам, разработанным на основе технического заданияслужбы пути, в котором указывают перечень пучинных мест и участков с просадкамипо данным эксплуатационных наблюдений и технического паспорта дистанции пути.

1.4. Назначение противодеформационных мероприятий производятна основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом характера ипричин пучинных, деформаций, мерзлотно-грунтовых условий, конструкции земляногополотна и водоотводных устройств. К сравнению принимают варианты одинаковойнадежности, гарантирующие эксплуатационную стабильность земляного полотна послепроведения мероприятий.

Проектом усиления железнодорожного пути на участках спучинами и просадками, помимо мероприятий по оздоровлению непосредственноосновной площадки, при необходимости намечают переустройство водоотводов дляобеспечения гарантированного стока инфильтрующихся атмосферных осадков отпротиводеформационных конструкций, а также меры по обеспечению стабильностиоткосов земляного полотна.

1.5. Работы по осуществлению противодеформационныхмероприятий выполняют отдельно или в комплексе с капитальным (средним) ремонтомпути. При этом предусматривают максимальную механизацию этих работ сиспользованием высокопроизводительных путевых, общестроительных землеройных испециальных машин, предназначенных для ремонта земляного полотна.

1.6. При соответствующем технико-экономическом обоснованииучасток пути, пораженный пучинами и просадками, может быть перенесен на новуютрассу, на которой предусмотрены необходимые противодеформационные мероприятия.

2.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1. При инженерно-геологическом обследовании участков пути,подлежащих усилению, получают следующие данные:

месторасположение пучин и просадок с указанием величиныпучения (просадки) и толщины пучинных подкладок в пределах деформирующегосяучастка, а также величины равномерного пучения на прилегающих участках;

характер залегания грунтов на деформирующемся участкеземляного полотна в пределах зоны сезонного промерзания-оттаивания, видзалегающих грунтов, их влажность, гидрогеологические условия (положение уровнягрунтовых вод, выход локальных источников увлажнения и др.);

характеристика земляного полотна и его элементов - ровностьосновной площадки, состояние водоотводов (кюветов, лотков, дренажей, нагорных иводоотводных канав), устойчивость откосных частей земляного полотна;

характеристика верхнего строения пути (тип рельсов и подрельсовогооснования, мощность различных слоев балластных материалов, в том численакопленных в пределах водоотводов и откосных частей земляного полотна),искусственных и инженерных сооружений и обустройств (мосты, трубы, пересечениятрубопроводов, устройства электрификации, СЦБ и связи);

климатические характеристики района.

2.2. Возникновение пучин, при которыхнеравномерность морозного пучения грунтов превышает установленные нормысодержания пути, обусловливают следующие причины:

неоднородность состава и сложения грунтов по простиранию иглубине в зоне сезонного промерзания-оттаивания, в том числе неровностиоснования низких насыпей;

неравномерность увлажнения грунтов за счет перераспределенияинфильтрующейся атмосферной влаги в местах балластных углублений (корыт, лож)различной глубины;

неравномерное увлажнение грунтов земляного полотналокальными источниками грунтовых вод или при местном застое воды;

неравномерность промерзания грунтов земляного полотна иоснования в местах расположения инженерных сооружений (трубопроводы,пересекающие земляное полотно, водопропускные трубы, промерзающие изнутри, идр.).

Эти причины могут проявляться порознь или совместно. Приэтом наличие корыт и лож на основной площадке из глинистых грунтов даже вслучае неоднородного сложения грунтов или различного промерзания их вблизиинженерных сооружений усугубляет неравномерность морозного пучения.

К особому виду относят пучины на подходах к мостам и трубам,а также наледные пучины. Последние возникают на косо-горных участках, сложенныхс поверхности дренирующими грунтами, подстилаемыми водоупором (скала,многолетнемерзлые грунты, плотные глины и т. п.), при наличии потока грунтовыхвод.

2.3. Исходные данные приинженерно-геологическом обследовании получают в следующем объеме. Для определениявеличины пучения, точного месторасположения, вида и размеров пучинныхнеровностей производят двухразовое нивелирование пути в соответствии стребованиями приложения1. По результатам нивелирований строят совмещенные продольные профили путипо головкам обеих рельсовых нитей, соответствующие зимнему (весеннему) илетнему положениям пути. На профиль наносят местоположение и величину пучинныхподкладок и определяют на нем наиболее близко расположенные друг к другу местас максимальной и минимальной величиной пучения.

В этих местах (не менее двух для сравнения), а также на прилегающихучастках равномерного пучения устраивают разведочные прорези и закопушки, вкоторых определяют общую толщину слоя дренирующих и непучинистых материалов иочертание основной площадки по поверхности пучинистых грунтов.

В целях снижения трудоемких земляных работ при обследованииможет быть использован метод электродинамического зондирования.

Количество мест обследования обусловливается характеромнеравномерности пучения, высотой и видом пучин, протяженностью и характеромпросадки.

В каждом месте обследования толщину слоя дренирующихматериалов и очертание основной площадки определяют в двух сечениях, отстоящихдруг от друга на расстояние 25 - 30 см, - в сечении шпального ящика и под рядомрасположенной шпалой. При общей толщине слоя дренирующих материалов более 0,8 мочертание основной площадки можно определять только в сечении шпального ящика.Уровень основной площадки замеряют в следующих точках поперечного сечения: пооси пути, под обеими рельсовыми нитями (с их наружной стороны), на расстоянии 20- 40 см от обоих концов шпалы.

При обследовании устанавливают также толщину слоянакопленных дренирующих материалов поверх грунтов земляного полотна запределами основной площадки (в водоотводных сооружениях, на откосных частях).

Для выявления грунтового сложения земляного полотна в местахмаксимальной и минимальной величины пучения закладывают скважины: при прямыхпучинах и просадках - по оси пути; при односторонних и перекосных пучинах - поконцам шпал. Скважины бурят до глубины 0,5-1,0 м ниже зоны промерзания-оттаивания.При использовании электродинамического зондирования количество закладываемыхбуровых скважин может быть сокращено.

Протяженность и величину просадок пути устанавливают поматериалам обследования и опроса линейных работников. При этом определяютколичество и суммарную величину подъемок пути при выправках просадок за одинсезон. Обследование очертания основной площадки земляного полотна выполняют вместах наибольшего развития деформаций и за пределами деформируемого участка всоответствии с вышеизложенными требованиями.

Состав и состояние грунтов земляного полотна устанавливаютпутем проведения лабораторных анализов проб, отобранных при бурении. Дляглинистых грунтов определяют естественную влажность и пределы пластичности, длякрупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем - гранулометрический состав,естественную влажность глинистого заполнителя, пределы пластичностизаполнителя, для пылеватых песков - естественную влажность и гранулометрическийсостав.

При проходке геологических выработок (скважины, закопушки идр.) пробы грунта для определения естественной влажности отбирают через 0,2 м,а крупнообломочного грунта с глинистым заполнителем - через 0,5 м. Пробы дляопределения пределов пластичности глинистых грунтов, а также валовые пробыкрупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем и пылеватых песков отбираютдля каждой разновидности грунтов, но не реже чем через 1 м.

Пределы пластичности и естественную влажность грунтовопределяют по ГОСТ 5180-84.

На основании полученных данных устанавливают консистенциюглинистых грунтов и глинистого заполнителя крупнообломочных грунтов.Гранулометрический состав крупнообломочных и песчаных грунтов определяют путемситового анализа в соответствии с ГОСТ 12536-79.

Естественную влажность крупнообломочных грунтов определяютдля всей пробы грунта (валовая влажность) w_е и дляглинистого заполнителя w_м. Естественнаявлажность глинистого заполнителя

,

где w_мм - максимальнаямолекулярная влажность крупных (более 2 мм) фракций грунта; а - содержание крупных фракций, долиединицы.

При возможности отбора пробы глинистого заполнителя сминимальным количеством крупнообломочных включений влажность заполнителя можетопределяться следующим образом. После определения влажности каждую пробу глинистогозаполнителя, имеющую некоторое количество дресвы и гравия, отдельно размачиваюти пропускают через сито. Частицы, оставшиеся на сите, высушивают притемпературе 105 °С, затем взвешивают и определяют их процентное содержание всоставе пробы. В установленную ранее влажность вносят соответствующую этомупроцентному содержанию поправку.

Пределы пластичности определяют по глинистой фракции,отделенной при ситовом анализе валовой пробы.

По данным анализов грунты классифицируют в соответствии с ГОСТ 25100-82. Грунты считаютоднородными при возможности отнесения их к одному виду по данной классификации.

В ходе инженерно-геологического обследования определяютгидрогеологические характеристики деформирующегося участка. Во всех пройденныхгеологических выработках проводят наблюдение за положением уровня грунтовых вод(УГВ). Для этого по окончании бурения скважину прочищают холостым проходом бура2 - 3 раза. УГВ измеряют до его полного установления в течение 2 - 3 сут. Принеобходимости скважину на этот период оборудуют фильтром.

Для уточнения взаимосвязи УГВ в пределах основной площадки сего положением в естественных условиях дополнительно закладывают скважины внекотором отдалении от нее (на откосах или за бровкой выемки, в основаниинасыпи). В этих скважинах УГВ наблюдают в соответствии с вышеизложенным.

Помимо непосредственных наблюдений в геологическихвыработках, фиксируют наличие различных вод в непосредственной близости отземляного полотна (реки, естественные и искусственные водоемы, родники,болота), а также описывают рельеф, растительность и другие факторы. Особоевнимание уделяют локальным источникам увлажнения, располагающимся в пределахземляного полотна.

Если зафиксированные одновременно гидрогеологические игидрологические данные не позволяют судить о единой поверхности грунтовых вод,то наличие этих вод в выработках, пройденных в пределах основной площадки,обусловлено дефектами конструкции земляного полотна (замкнутые балластныеуглубления, местные застои воды в кюветах и др.).

По данным ближайшей метеостанции определяют суммуградусо-суток отрицательных температур наружного воздуха в год обследования,среднюю многолетнюю, а также максимальную в десятилетнем периоде. Для участковсо сливающейся мерзлотой определяют сумму градусо-суток положительныхтемператур наружного воздуха для указанных выше периодов. Для подсчета этихпараметров используют соответствующие среднемесячные температуры воздуха.

По данным метеостанции устанавливают также среднее многолетнееколичество осадков по месяцам и толщину снежного покрова. Последняяхарактеристика уточняется для различных элементов земляного полотна на месте.Глубину сезонного промерзания-оттаивания определяют расчетом на основе данныхинженерно-геологического обследования в соответствии с п.4.2.4 настоящих Указаний.

2.4. Инженерно-геологическое обследование производят вследующие сроки.

Весной в период максимального промерзания грунтов земляногополотна, когда снежный покров сошел с балластной призмы, но оттаивание ее ещене началось, производят осмотр подлежащего усилению деформирующегося участка спучинами. По характеру искажения продольного и поперечного профиля уточняютграницы этого участка и производят нивелирование.

После полного оттаивания грунтов земляного полотна выполняютвторое нивелирование. На участках сезонного промерзания путь нивелируют вмае-июне, на участках не сливающейся мерзлоты - в июле-августе и на участкахсливающейся мерзлоты - в сентябре-октябре. С целью получения достоверных данныхо величине и характере пучения в пределах обследуемых участков выправка иподъемка пути на балластные материалы до проведения летнего нивелирования недопускается, за исключением участков с активно протекающими просадками пути.При необходимости путь выправляют в этот период на пучинные подкладки.

По результатам анализа совмещенных профилей пути по первомуи второму нивелированию определяют объем дополнительной инструментальной съемкив продольном и поперечном направлениях пути и назначают геологическиевыработки.

На участках с просадками пути сроки проведения летнихинженерно-геологических работ смещаются. Обследование проводят после оттаиванияслоя дренирующих балластных материалов, но до полного оттаивания глинистыхгрунтов земляного полотна, т.е. в период наибольшей активизации просадок.

2.5. На основе анализа полученных материаловинженерно-геологического обследования устанавливают причину неравномерногопучения земляного полотна в соответствии с требованиями п.2.2.

2.6. В результате инженерно-геологического обследования наподлежащий усилению участок пути должна быть составлена следующая документация:

план участка с показанными на нем пучинами, просадками путии сопутствующими деформациями (выдавливание грунта, выплески, трещины, сплывы ит.д.), водоотводами, сооружениями и обустройствами, ранее выполненнымиинженерно-геологическими выработками и др.;

совмещенные профили пути, соответствующие его летнему изимнему положению;

продольные и поперечные профили с соответствующимиинженерно-геологическими разрезами, отражающими изменения, происшедшие вземляном полотне при эксплуатации (погребенные кюветы, балластные углубления,шлейфы и т.д.);

данные лабораторных определений состава, свойств и состояниягрунтов;

климатические характеристики района;

заключение об инженерно-геологическом обследовании суказанием причины или комплекса причин неравномерного пучения или просадокпути.

2.7. Порядок проведения инженерно-геологических работ напути, обеспечение безопасности движения поездов, безопасности людей, ограждениесигналами мест производства инженерно-геологических выработок определяетсясовместно ответственными представителями проектной организации и дистанции путив зависимости от местных условий и объемов работ.

3. УСЛОВИЯ НАЗНАЧЕНИЯ ПРОТИВОДЕФОРМАЦИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

3.1. Для ликвидации деформаций земляного полотна на участкахс пучинами и просадками с целью усиления железнодорожного пути назначаютследующие противодеформационные мероприятия:

замену пучинистых грунтов дренирующими и непучинистымиматериалами с частичным или полным выведением из зоны сезонногопромерзания-оттаивания этих грунтов (врезные подушки или комбинированные);

подъемку пути на балласт или устройство накладных подушекпри залегании неоднородных грунтов в нижней части, зоны сезонногопромерзания-оттаивания;

укладку теплоизоляционного покрытия из пенопластов дляпредупреждения сезонного промерзания-оттаивания пучинистых грунтов;

планировку основной площадки земляного полотна с вырезкойпучинистых грунтов ниже дна балластных углублений;

устройство гидроизоляционного покрытия из полимерных пленокдля уменьшения влажности и величины морозного пучения грунтов;

устройство горизонтальных дренажей и каптажа.

Таблица 1

Совместно с указанными конструкциями осуществляютмероприятия по надлежащему отводу поверхностных вод и осушению грунтов земляногополотна. Для поверхностного водоотвода, перехвата и понижения уровня грунтовыхвод применяют углубленные кюветы, лотки, дренажи закрытого типа, в том числемелкого заложения, продольные канавы.

3.2. Условия назначения противодеформационных мероприятийпри различных типах конструкций земляного полотна в зависимости от причинпоявления деформаций изложены в табл. 1.

3.3. Для противодеформационных конструкций используютследующие виды грунтов: пески всех разновидностей, кроме пылеватых,песчано-гравийную смесь, гравий, щебень; скальные разрыхленные идресвяно-щебенистые грунты слабовыветривающихся пород; асбестовые отходы; шлакидоменные гранулированные и котельные.

В дренирующих грунтах и непучинистых материалах количествочастиц размером менее 0,1 мм не должно превышать 10% по массе. Прииспользовании скального грунта требуется предварительно отсыпать на глинистыйгрунт слой мелкого гравия или песка толщиной не менее 0,1 м. Поверх скальногогрунта укладывают дресвяный грунт или гравий с укаткой во избежание потерьбалласта.

3.4. Для теплоизоляционных покрытий используют пенопласты,требования к которым изложены в п. 6.1.

3.5. В гидроизоляционных покрытиях применяют полимерныепленки, удовлетворяющие требованиям, изложенным в п.7.2.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОТИВОПУЧИННЫХ ПОДУШЕК

4.1. Общие требования

4.1.1. Толщину слоя дренирующих и непучинистых грунтовподушки и величину замены пучинистых грунтов определяют, исходя из условий:ограничения величины деформаций пути под воздействием морозного пучения;обеспечения несущей способности грунтов основной площадки. К исполнениюпринимают большую из полученных величин.

4.1.2. Величину деформаций пути подвоздействием морозного пучения ограничивают из условий: полного исключенияморозного пучения; допустимой величины пучения.

Расчетные значения допустимой величины пучения Р_доп принимают в зависимостиот перспективной скорости движения поездов v:

4.1.3. Расчет противопучинных конструкцийпо условию ограничения величины деформации пути под воздействием морозногопучения производят с помощью номограмм, на которых дана зависимость глубиныпромерзания-оттаивания земляного полотна от толщины слоя дренирующих инепучинистых грунтов в его верхней части и климатических характеристик. Длярайонов сезонного промерзания грунта и участков с не сливающейся мерзлотой вземляном полотне, а также для участков сливающейся мерзлоты, расположенных врайонах южнее 60° северной широты и восточнее 110° восточной долготы (восточныйрайон), в качестве расчетной климатической характеристики принимают многолетнююсреднюю сумму градусо-суток отрицательных температур наружного воздуха Q, °С -сут. В этом случае расчет производят по номограммам (рис. 2, 3, 4).

Рис. 2. Номограмма для определения глубины промерзания Z_пр (а) и оттаивания Z_отт(б) при песчано-гравийной подушке

Рис. 3. Номограмма для определения глубины промерзания Z_пр (а) и оттаивания Z_отт(б) при подушке из асбестовых отходов

Для участков сливающейся мерзлоты в остальных районах страныс распространением вечномерзлых грунтов (северный, район) расчетнойклиматической характеристикой является средняя многолетняя сумма положительныхтемператур наружного воздуха Ω, °С·сут. Расчет противопучинных конструкцийдля этих участков выполняют с помощью номограмм (рис.5).

4.1.4. Толщину слоя дренирующих и непучинистых грунтов из условия обеспечения несущей способности пучинистыхгрунтов определяют в соответствии с требованиями Рекомендаций по проектированиюпротиводеформационных мероприятий на участках весенних просадок пути.Минимальная толщина этого слоя при устранении просадок пути, а также приустройстве врезных и комбинированных подушек в верхней части зоны сезонногопромерзания-оттаивания определяется по данным табл. 2.

Рис. 4. Номограмма для определения глубины-промерзания Z_пр (а) и оттаивания Z_отт (б) пришлаковой подушке

Рис. 5. Номограммы для определения глубины оттаивания Z_отт в зависимости от суммыградусо-суток положительных температур воздуха А при песчано-гравийной подушке (а), подушке из асбестовых отходов (б) и шлаковой (в)

Таблица 2

При наличии балластных корыт и лож вырезку и заменупучинистого грунта производят в соответствии с изложенными требованиями, но наглубину не менее 0,1 м ниже дна этих углублений.

4.2. Расчет противодеформационных конструкций по допустимойвеличине пучения

4.2.1. Необходимую толщину врезных, комбинированных инакладных подушек, а также высоту подъемки пути на балласт по допустимойвеличине пучения определяют с помощью номограмм.

При расчете врезных и комбинированных подушек изпесчано-гравийной смеси или песка используют номограммы на рис. 2и 5,а, из асбестовых отходов -номограммы на рис. 3и 5,б, из доменного гранулированногоили котельного шлака - номограммы на рис. 4и 5,в. Расчет накладных подушек ивысоты подъемки пути на балласт производят с помощью номограмм на рис. 2и 5,а. Порядок использования номограмм в конкретных климатических имерзлотных условиях изложен в п.4.1.3.

Условные обозначения расчетных параметров на номограммахследующие: Ω - многолетняя средняя сумма градусо-суток отрицательныхтемператур наружного воздуха; А -многолетняя средняя сумма градусо-суток положительных температур наружноговоздуха; Z_пр - глубинасезонного промерзания земляного полотна от верха балластной призмы; Z_отт - глубина сезонногооттаивания земляного полотна от верха балластной призмы; h_п - суммарная толщина подушки из песчано-гравийнойсмеси и балластной призмы; h_a-суммарнаятолщина подушки из асбестовых отходов и балластной призмы; h_ш - суммарная толщина подушки из шлака и балластнойпризмы; h_п^max ,h_a^max иh_ш^max- соответственно величины, h_п ,h_a и h_шпри полном выведении зоны промерзания-оттаивания из пучинистых грунтов.

Расчетные схемы врезных и комбинированных подушек при полноми частичном выведении зоны промерзания из пучинистых грунтов, подъемки пути набалласт и накладных подушек приведены на рис. 6.

4.2.2. При полном выведении зоны промерзания-оттаивания изпучинистых грунтов толщина врезной или комбинированной подушки изпесчано-гравийной смеси, асбестовых отходов или шлака

где m -коэффициент, учитывающий увеличение глубины промерзания земляного полотна посравнению с многолетними средними данными; n -коэффициент, учитывающий конструкцию земляного полотна; Z^max - глубина промерзания-оттаивания земляного полотнапри устройстве подушки из песчано-гравийной смеси, асбестовых отходов илишлаков во всей зоне промерзания-оттаивания; h_б - проектнаятолщина слоя балластных материалов от верха балластной призмы.

Рис. 6. Расчетные схемы противодеформационных конструкций:
а, б - врезная подушка соответственнопри полном и частичном выведении пучинистых грунтов из зоны промерзания; в, г- то же комбинированная подушка; д - подушкапути на балласт; е - накладнаяподушка; 1 - пучинистые грунты; 2 - граница промерзания

Коэффициент m для районов с сезоннымпромерзанием, грунта, характеризуемых величиной Ω≤2500°С·сут,

где Ω₁₀ - максимальная в десятилетнемпериоде сумма градусо-суток отрицательных температур воздуха, °С·сут; Ω -многолетняя средняя сумма градусо-суток отрицательных температур воздуха,°С·сут.

Для районов глубокого сезонного промерзания и вечноймерзлоты при Ω>2500°С·сут коэффициент m принимают равным 1.

Коэффициент, учитывающий конструкцию земляного полотна, длянулевых мест n=1,0, для выемок глубиной более 1 мn=0,95 м и для насыпей высотой более 1 м n=1,05.

Величину Z^maxопределяют для данного климатического района в зависимости от вида применяемыхгрунтов по кривым h_п^max ,h_a^max и h_ш^max наномограммах. Толщину слоя балластных материалов с учетом высоты шпалы принимаютпо СНиП II-39-76 дляземляного полотна из дренирующих грунтов.

4.2.3. Подъемку пути набалласт или устройство накладных подушек осуществляют из условия полноговыведения зоны сезонного промерзания-оттаивания из пучинистых грунтов. Высотаподъемки пути на баласт из песчано-гравийной смеси или асбестовых отходов

где q -коэффициент, принимаемый равным 1,0 для песчано-гравийной смеси и 0,9 дляасбестовых отходов; h_бс- толщинасуществующего слоя балластных материалов по оси пути от верха балластной призмыдо пучинистых грунтов основной площадки по материалам обследования.

Толщина накладной подушки из асбестовых отходов или шлакапри использовании в балластной призме щебня

где s -коэффициент, принимаемый соответственно равным 0,95 и 0,85 для асбестовыхотходов и шлака.

В формуле (4) значение Z^maxопределяют по номограммам, соответствующим устройству подушек изпесчано-гравийной смеси (см. рис. 2и 5,а). При полученной расчетомтолщине накладной подушки из асбестовых отходов или шлака менее 0,2 м этиподушки не устраивают, а проектируют подъемку пути на балласт, определяя высотуподъемки по формуле (3).

4.2.4. При частичном выведении зоныпромерзания-оттаивания из пучинистых грунтов толщина врезной иликомбинированной подушки из песчано-гравийной смеси или асбестовых отходов

где Z^'-глубина промерзания-оттаивания земляного полотна при устройстве подушки изпесчано-гравийной смеси или асбестовых отходов в верхней части зоныпромерзания-оттаивания; h_доп - допустимая толщинапромерзающего или оттаивающего слоя пучинистых грунтов под подушкой.

Значение Z' вформуле (5) определяют для данного климатического района в зависимости от видаприменяемых грунтов подушки по кривым h_пи h_aна номограммах (см. рис. 1,3,5,а, 5, б), интерполируя при необходимости между ними. При интерполяциинеобходимо учитывать, что толщина слоя h_пили h_a на кривой h_п^max илиh_a^max равнадля данных климатических условий глубине промерзания-оттаивания Z^max. В качестве h_п и h_a принимаютсуммарную толщину подушки и балластного слоя, т.е. П^'+h_б.

При устройстве подушки из шлака ее толщину определяют по формуле(5), - в которой Z^'=Z^max и находится по кривой h_ш^max наномограммах рис. 4и 5,в. Искомую толщину подушки изпесчано-гравийной смеси или асбестовых отходов по формуле (5) находят методомпоследовательного приближения после определения h_доп. При известной h_допдобиваются соблюдения равенства

Допустимая толщина промерзающегоили оттаивающего слоя пучинистых грунтов под подушкой

где Р_доп -допустимая величина пучения, принимается в соответствии с п. 4.1.2;С_о - коэффициент,характеризующий особенности промерзания и пучения. Его принимают равным 1,0 дляусловий сезонного промерзания и несливающейся мерзлоты в 1,4 для условийсливающейся мерзлоты; f - расчетнаяинтенсивность пучения:

Р_mах - максимальная на пучинномучастке величина морозного пучения, зафиксированная при инженерно-геологическомобследовании; Z^'_бc- глубина промерзания грунтов земляного полотна при данной h_бc;h_бc - толщина существующего слоя балластныхматериалов по оси пути от верха балластной призмы до пучинистых грунтов поматериалам обследования.

Размерность Р_mах, Z^'_бc и h_бc принимают одинаковой и величина f в формуле (8) в этом случае будетвыражена в долях: единицы.

Величину Z^'_бcопределяют расчетом по номограммам (см. рис. 2или 5,а), принимая h_п=h_бc Этот расчет выполняют в следующем порядке.

По кривой h_п=0 определяютглубину промерзания-оттаивания однослойного пучинистого грунта . С учетом фактической, полученной приинженерно-геологическом обследовании' средней по глубине влажности пучинистогогрунта w_e, %, глубинапромерзания однослойной толщи этого грунта

По кривой, соответствующей h_п=h_бc на номограмме, определяют путем интерполяции Z^Н_бc и приращениеглубины промерзания-оттаивания по сравнению со значением при h_п=0 ():

Рассчитывают глубину промерзания-оттаивания, земляногополотна при h_п=h_бcс учетом фактической влажности пучинистого грунта:

Полученную расчетом по формуле (7) h_допподставляют в равенство (6) и определяют методом, последовательного приближениясоответственно толщину врезной или комбинированной подушки из песчано-гравийнойсмеси или асбестовых отходов при частичном выведении зоныпромерзания-оттаивания из пучинистых грунтов.

4.2.5.Примеры расчета

1. На участке железной дороги, расположенном на насыпивысотой более 2 м, при выправке односторонних пучин укладывают карточки до 40мм. При двухразовом нивелировании установлена максимальная высота пучения Р_maх=45 мм. Район расположения участка характеризуетсямноголетней средней величиной Ω=1000°С·сут и максимальной в десятилетнемпериоде Ω₁₀=1390°С·сут. Причиной возникновения пучин по данным инженерно-геологическогообследования является неравномерное в поперечном сечении насыпи залеганиеразнородных грунтов (суглинков и отсыпанных при устройстве вторых путей песков)в зоне промерзания. Требуется определить толщину врезной подушки из песчано-гравийнойсмеси при полном выведении зоны промерзания из пучинистых грунтов. Толщинанового балластного слоя h_б=0,45 м.

По номограмме на рис. 2,а при Ω=1000°С·сут находимна кривой h_п^max величинуZ^max=l,45 м. По формуле (2) коэффициент  и коэффициент n, учитывающий вид земляного полотна, равен 1,05. Толщинаврезной подушки из песчано-гравийной смеси по формуле (1) П=1,18·1,05·1,45-0,45=1,35м.

2. На концевом участке выемки глубиной до 5 м в суглинистыхгрунтах, примыкающем к насыпи из дренирующих грунтов, наблюдаются пучинныегорбы и перепады, которые могут быть устранены частичным выведением зоныпромерзания из пучинистых грунтов с устройством продольных сопряжений. Районрасположения участка характеризуется многолетней средней величинойΩ=3100°С·сут. Толщина существующего слоя балластных и дренирующихматериалов h_бc=1,0 м. Максимальная величинапучения Р_mах = 60 мм. Средняя в зонепромерзания естественная влажность суглинка равна w_е=25%,максимальная скорость движения поездов на участке составляет 90 км/ч. Требуетсяопределить толщину врезной подушки из асбестовых отходов из условия допустимойвеличины пучения Р_доп.Толщина балластного слоя по проекту h_б=0,45 м.

Вначале рассчитаем многолетнюю среднюю глубину промерзанияземляного полотна в данных условиях Z^'_бc.По номограмме на рис.2 на кривой h_п=0 находим дляΩ=3100°С·сут -=2,2 м. С учетом фактической влажности глубина промерзанияоднослойной толщи пучинистого грунта по формуле (9)

м.

По кривой, соответствующей h_п=h_бc=1м для; Ω=3100°С·сут, находим Z_бc=2,4 м и приращение глубины промерзания по сравнениюсо значением при h_п=0 =2,2 м по формуле (10):

∆=2,4-2,2=0,2м.

Определяем глубину промерзания земляного полотна при h_п=h_бc сучетом фактической влажности пучинистого грунта по формуле (11)

 м.

Интенсивность пучения грунта по формуле (8).

.

Допустимая толщина слоя промерзающих, пучинистых грунтов

 м.

По формуле (6) методом последовательного приближения, сиспользованием номограммы (см. рис.3) находим толщину подушки из асбестовых отходов. Принимаем h_а=П^'+h_б=1,5 м. При этом для Ω=3100°С·сут Z^'=2,40 м и равенство (7) П^'+h_б=mnZ^'-h_доп(1,5 ≠1·0,95·2,40-0,6=1,7) не соблюдается.. Принимаем h_a=l,7 м. Тогда Z^'=2,45 м и, следовательно, h_a=1,7м равно mnZ^'-h_доп=1·0,95·2,45-0,6=1,7 м.

Таким образом, толщина подушки из асбестовых отходов причастичном выведении пучинистых грунтов из зоны промерзания в данных условиях поформуле (6) П^'=1,25 м.

3. На пучинном участке в выемке глубиной менее 1 мno-результатам двухразового нивелирования зафиксирована максимальная величинапучения 50 мм. Участок расположен в условиях сливающейся мерзлоты в восточномрайоне, многолетняя средняя сумма градусо-суток отрицательных температурвоздуха Ω=4200°С·сут.

Толщина оттаявшего слоя грунтов по оси пути Z^'_бc=2,2 м.Толщина старого балластного слоя h_бc=0,7 м. В земляномполотне в местах пучинных горбов залегают суглинки. Проектная толщинабалластного слоя h_б=0,4 м. Характернапластований: разнородных грунтов позволяет устранить неравномерное пучениепутем частичного выведения зоны сезонного оттаивания, из пучинистых грунтов сустройством продольных сопряжений. Требуется определить толщину подушки изгранулированного» доменного шлака при допустимой величине пучения Р_доп=25 мм.

При расчетной интенсивности пучения, определяемой по формуле(8),  допустимая толщинаслоя промерзающих пучинистых грунтов по формуле (7)

 м.

По формуле (6) и номограмме (см. рис. 4)определяем толщину подушки из шлака П^'=1·1·1,85-0,4-0,55=0,9м.

Общая толщина слоя непучинистых материалов от верхабалластной призмы составляет при этом 1,3 м. По условию обеспечения несущейспособности суглинистых грунтов при Ω=4200°С·сут минимальная толщина этогослоя должна быть 1,4 м (см. табл. 2).Следовательно, толщину подушки увеличивают до 1,0 м.

4. На участке железной дороги, расположенном в условияхсливающейся мерзлоты на севере европейской части СССР, на нулевом местенаблюдаются пучинные горбы. Расчетным климатическим параметром в этих условияхявляется многолетняя средняя сумма градусо-суток положительных температурвоздуха А=1000°С·сут. Причинойнеравномерного пучения по данным инженерно-геологического обследования являетсянеравномерное залегание разнородных по своим пучинистым свойствам грунтов.Толщина существующего слоя балластных материалов h_бс=1,0м. Мощность сезонно оттаивающего слоя пучинистых грунтов составляет 0,7 м.Проектная толщина балластной призмы из щебня равна 0,4 м.

Требуется определить толщину накладной подушки из доменногогранулированного шлака. По формуле (4) иномограмме (см. рис. 5,а) находим П^н=0,85·1,0·1,0·2,15-1,0-0,4=0,45м.

4.3. Основные конструктивные требования

4.3.1. Врезные подушки устраивают вырезкой и заменойпучинистого грунта на дренирующий или непучинистый с сохранением существующихотметок головок рельсов.

Комбинированные подушки сооружают частично за счет вырезки изамены пучинистого грунта, а частично за счет подъемки пути на материал подушкии балласт. Комбинированные подушки применяют с целью уменьшения глубины вырезкипучинистого грунта, а также при габаритных ограничениях величины подъемки пути(например, подмостовыми габаритами, высотой подвески контактного провода идр.).

Подъемку пути и накладные подушки используют при небольшойтолщине и глубоком расположении пучинообразующего слоя там, где нет ограниченийпо условиям габарита и профиля пути.

4.3.2. Протяженность L вырезки и замены пучинистого грунтапри устройстве врезной или комбинированной подушки принимают равной длинеотдельной пучины, пучинного или просадочното участка. На перекосных пучинах за L принимают расстояние от начала пучиныпо одной рельсовой нити до удаленного конца пучины по другой. Наименьшая  величина Lзависит от перспективной скорости движения и поездов: при v=100 км/ч L = 20 м, при v>100км/ч L = 25 м.

Частичную замену пучинистого грунта на участках земляногополотна с неоднородными чередующимися по длине участка пучинистыми инепучинистыми грунтами производят в том случае, если пучинистые грунты залегаютна длине не менее L+2l^c_c, где l^c_c- длина продольного сопряжения. При несоблюдении этого условия производятзамену пучинистого грунта во всей зоне сезонного промерзания-оттаивания.

При частичном выведении пучинистых грунтов из зоныпромерзания-оттаивания на концевых участках, примыкающих к дренирующему(скальному) грунту, выполняют сопряжения в продольном направлении, линейноувеличивая толщину слоя дренирующего грунта врезной или комбинированной подушки(рис.7). Длина продольного сопряжения, устраиваемого в пределах пучинистогогрунта,

где i_доп - допустимый уклонотводов рельсовых нитей дополнительно к существующему на элементе профиля в зависимостиот скорости движения v поездов (при v≤100 км/ч i_доп=0,001;при v>100 км/ч i_доп=0,0005).

При устройстве врезных или комбинированных подушек наземляном полотне, сложенном пучинистыми грунтами как в пределах усиливаемого деформирующегосяучастка, так и вне его, длина сопряжения определяется величиной морозногопучения, наблюдаемого по концам подушки. Сопряжения выполняются постепеннымлинейным уменьшением глубины вырезки на участке, соответствующем длине отводоврельсовых нитей с допустимым уклоном i_доп (рис.8).

Рис. 7. Схема устройства продольного сопряжения с частичнымвыведением пучинистых грунтов из зоны промерзания-оттаивания на концевыхучастках, сложенных скальными (дренирующими) грунтами:
1 - пучинистый грунт; 2, 3 - положение пути соответственно летом и зимой; 4 -скальный грунт

Рис. 8. Продольный профиль врезной подушки с сопряжениями:
а – при отсутствии балластных углубленийна основной площадке; б - на участкес балластными углублениями; 1 - наивысший в поперечном сечении уровеньповерхности площадки; 2 - уровень дна балластных углублений

Длина сопряжений в этом случае

где Р_р -расчетная величина равномерного пучения на участке сопряжения.

При полном выведении зоны промерзания из пучинистых грунтовв формуле (13) принимаютP_доп=0. Расчетная величина равномерного пучения

,

где Р_рп- наблюденная величина равномерного лучения за пределами пучинного участка илипучины (в конце подушки); k -коэффициент увеличения равномерного пучения.

При наличии балластных углублений на основной площадке вконце устроенного, в соответствии с вышеизложенным требованием, сопряжениявыполняют дополнительное продольное сопряжение с уклоном 0,02. Длина этогосопряжения l'_c с определяетсяразностью наивысшего уровня поверхности основной площадки (как правило, наобочине или но оси пути) и уровня дна углубления (рис. 8, б). Минимальная длина сопряженийврезной подушки с прилегающими участками земляного полотна должна быть 10 м.

Длина накладных подушек поверху должна быть не менее длиныпучинного участка и соответствовать требованиям на проектирование продольногопрофиля пути. При ликвидации пучин в комплексе с капитальным и средним ремонтомпути следует предусматривать увязку продольного профиля пути с противопучиннымиконструкциями.

Продольный профиль пути при ликвидации пучин подъемкой набалласт проектируют в соответствии с требованиями, указанными для накладныхподушек.

Исходя из этих же условий, определяют длину накладной частикомбинированной подушки. Длина врезной части этой подушки понизу приоздоровлении пучинного участка может быть равной длине накладной части иликороче ее, но не должна быть менее длины пучинного участка. Конструкцию врезнойчасти комбинированной подушки, включая сопряжения с невырезаемым пучинистымгрунтом по ее краям, проектируют согласно указаниям для врезных подушек. Полнаядлина комбинированной подушки определяется длиной ее накладной части, включаядлину отводов.

Длина отводов накладных подушек (а также длина отводов приподъемке пути на балласт) принимается в соответствии с требованиями напроектирование элементов продольного профиля. Материал накладных подушек надлине сопряжений может размещаться по всей длине или в пределах части ее, но неменее длины отвода по технологическим условиям U. В этих случаях остающийсяобъем подушки на длине сопряжений можно заполнить балластными материалами.Длина отвода l_т определяетсядопускаемым уклоном пути при производстве путевых работ.

Рис. 9. Схема устройства врезных подушек на насыпиоднопутного участка (а), под один (б) и. под два пути (в), на двухпутном участке.

Рис. 10. Схема устройства врезных подушек в выемкеоднопутного участка (а), под один (б) и под два пути (в) на двухпутном участке: 1 - лоток; 2 - углубленный кювет; 3 -дренаж

Сопряжения накладной частикомбинированной подушки проектируют по требованиям, указанным для накладныхподушек.

4.3.3. Врезные подушки проектируют с односторонним илидвухсторонним отводом воды в поперечном направлении со сплошными выпусками (подлине подушки) на откосы насыпей, в углубленные кюветы, лотки, дренажи,которыми осуществляется продольный отвод воды в выемках. Поперечный уклон подну подушек должен быть не менее 0,04 (рис. 9, 10). Конструкцию водоотводов,проектируют в зависимости от местных условий.

Врезные подушки из асбестовых отходов при залеганиигрунтовых вод ниже границы промерзания более 1 м допускается устраивать безвыпуска воды.

Ширину противопучинных подушек определяют в зависимости отколичества путей на оздоравливаемом участке земляного полотна, конструкцииподушки и условий отвода воды.

При устройстве одностороннего отвода воды из врезных подушекрасстояние от оси пути до невырезанного грунта по дну подушки В_н/2 должно быть не менее 1,8м. Крутизну грунтовых откосов врезной части подушек принимают не более 1:0,5.

Для отвода воды в выемках глубиной до 2 м целесообразнонарезать углубленные кюветы. В более глубоких выемках сооружают лотки илидренажи.

Рис. 11. Схема устройства врезной подушки на станционныхпутях: 1 - дренаж; 2 - пассажирская платформа

На станционных площадкахврезные подушки устраивают с отводом воды в дренажи или лотки, проложенные помеждупутью (рис. 11). На крайних путях воду отводят на откосы насыпей, вуглубленные кюветы выемок.

Для ликвидации пучинного перепада на участке примыканиянасыпи из пучинистых грунтов к скальной выемке грунт заменяют на полную глубинупромерзания на протяжении не менее L_н= 5 м от места залегания скальных пород и затем устраивают сопряжение сневырезанным пучинистым грунтом (рис. 12).

На участках замены пучинистого грунта в основании низкихнасыпей при непросадочных грунтах основания ниже дна врезной подушки устраиваютводоотводные канавы (рис. 13, а).Конструкция врезной подушки на низких насыпях при просадочных грунтах основанияв условиях вечной мерзлоты приведена на рис. 13, б. Отвод воды в этом случае осуществляется дренажными трубами.

При ликвидации на полунасыпях односторонних пучин, связанныхс различной толщиной пучинообразующего слоя в поперечном сечении земляногополотна, производят вырезку пучинистых грунтов с заменой на дренирующий споперечным уклоном 0,04 в низовую сторону с учетом требования обеспечения подосновной площадкой (в проекции) равномерной толщины слоя дренирующего грунта.

При ликвидации пучин на подходах к мостам, надводопропускными трубами и трубопроводами толщину слоя дренирующего грунтаопределяют расчетом из условия полного выведения пучинистых грунтов из зонысезонного промерзания-оттаивания.

Рис. 12. Продольный профиль врезнойподушки на участке примыкания насыпи из пучинистых грунтов к скальной выемке:
1 - глинистый грунт; 2 - скальные породы

Рис. 13. Схема устройства дренирующего слоя с заменой грунтав основании насыпи:
а, б - на непросадочном и просадочном основаниях; 1 - дренирующаязасыпка; 2 - дренажная труба

Протяженность этого участка, включая размер инженерногосооружения вдоль пути, должна быть не менее L (см. п. 4.3.2).С обеих сторон участка устраивают продольные сопряжения, определяя их длину всоответствии с требованиями п. 4.3.2по формуле (13).

Продольную планировку пучинистого грунта при устранениипучин на подходе к мосту производят на длине не менее L_н = 5 м от обоих устоев с уклоном не менее 0,04 в сторонуот устоя моста (рис. 14). В нижней точке спланированного основания передначалом сопряжения укладывают поперечный дренаж для выпуска воды.

При ликвидации пучин над водопропускными трубами заменупучинистых грунтов выполняют, учитывая возможности сезонногопромерзания-оттаивания грунта со стороны трубы.

На участках с пучинными впадинами в местах пересеченияземляного полотна трубопроводами протяженность подушки понизу без учетасопряжений принимают не менее указанной в табл.3.

Рис. 14. Продольный профиль врезной подушки при ликвидациипучин у моста:
а - с обратными стенами; б - обсыпными устоями; 1 - обратнаястена устоя; 2 - поперечный дренаж

Таблица 3

Примечание. Значения в скобках даны для скорости движения поездовболее 100 км/ч.

Температуру воздуха в защитном кожухе (температуру егоповерхности) определяют в конце периода промерзания вытяжными термометрами, размещаемымивнутри кожуха или в скважине, закладываемой в сечении по оси трубопровода доверха кожуха.

4.3.4. При устройстве комбинированныхподушек (рис. 15,16)вырезку и замену грунта во врезной части производят на глубину не менее 0,1 мниже уровня основной площадки (границы раздела дренирующих материалов балластногослоя и пучинистых грунтов), а при наличии балластных углублений - на глубину неменее 0,1 м ниже дна этих углублений.

Уширение насыпи для размещения накладной части подушкивыполняют до уровня дна врезной части подушки (рис. 17).При ширине отсыпаемой части менее 3 м, а также при наличии балластных шлейфовна откосах уширение производят дренирующим грунтом с коэффициентом фильтрацииболее 3 м/сут (рис. 17,а, б). При ширине отсыпаемойчасти более 3 м на насыпях высотой свыше 2 м допускается применять местныйгрунт (рис. 17,в). На высоких насыпях (2<Н<6 м) балластные шлейфы срезают и всвязных грунтах очищенного откоса насыпи устраивают уступы высотой 0,5-1 м.

4.3.5. Конструкция подъемки пути на балласт в поперечном,сечении земляного полотна показана на рис. 18. Уширение насыпейпри подъемке пути производят до уровня существующих обочин в соответствии стребованиями п. 4.3.4. Подъемку пути в выемках выполняют без уширения основнойплощадки земляного полотна. Для отвода воды по дну старых кюветов укладываютдренажи мелкого заложения (дренажные трубофильтры) или устраивают лотки. Вцелях уменьшения высоты лотков их можно сооружать за пределами кювета в нижнейчасти откоса выемки. На двух- и многопутных линиях подъемку выполняют по всемпутям; превышение одного пути над другим допускается в пределах, установленныхнормами.

Рис. 15. Схема устройства комбинированной подушки на насыпиоднопутного участка (а), под один (б) и под два пути (в) на двухпутном участке: 1, 2 - досыпка насыпи соответственно изместного и дренирующего грунта

Рис. 16. Схема устройства комбинированной подушки в выемкеоднопутного участка (а), под один (б) и под два пути (в) на двухпутном участке:
1 - лоток- 2 - дренаж мелкого заложения; 3 - углубленный кювет

Рис. 17. Схема уширения насыпей при устройствекомбинированных подушек с применением дренирующего (а, б) и местного (в)грунтов

Рис. 18. Поперечный профиль пути при подъемке:
а, б - соответственно на насыпи в выемкеоднопутного участка;.в - в выемкедвухпутного участка; 1 - досыпка местного грунта; 2 - дренаж мелкого заложения;3 - лоток

Накладные подушки устраивают в соответствии с требованиями,предъявляемыми для конструкций подъемки пути на балласт.

4.3.6. При пересечении земляного полотна трубопроводамиразличного назначения в целях предупреждения неравномерного пучения следуетпредусматривать выполнение требований, изложенных в приложении2.

5. ПЛАНИРОВКА ОСНОВНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

5.1. Планировку производят на деформирующихся участках приналичии замкнутых балластных углублений на основной площадке земляного полотна,сложенного однородными глинистыми грунтами (глины, суглинки, супеси), когдаосновной причиной возникновения пучин или просадок пути является высокое инеравномерное увлажнение этих грунтов инфильтрующимися атмосферными осадками(см. табл. 1).

5.2. Пучины или просадки пути ликвидируют сплошной вырезкойгрунта на глубину не менее 0,1м ниже дна максимального углубления с планировкойосновной площадки. Вырезанный грунт заменяют дренирующим. Толщину дренирующегослоя определяют расчетом из условия обеспечения несущей способности глинистогогрунта (см. п. 4.1.4).При этом она должна быть не менее величины, указанной в табл. 2. Необходимая мощность дренирующего слоя можетбыть обеспечена дополнительной (по сравнению с 0,1 м) вырезкой грунта ниже днабалластных углублений или подъемкой пути. Схемы планировки основной площадки впоперечном сечении земляного полотна приведены на рис. 19.

Рис. 19. Схема планировки основной площадки в поперечномсечении земляного полотна (а); то жес дополнительной подъемкой пути (б):
1 - углубленный кювет 2 - лоток; 3 - дренаж мелкого заложения; h_под - высота подъемов

Рис. 20. Продольный профиль планировки основной площадки вместах балластных углублений:
а, б - соответственно без дополнительнойподъемки пути и с подъемкой; 1 - наивысшей уровень поверхности основнойплощадки; 2 - уровень дна балластных углублений; l_в, l_о -длина участка подъемки и отвода рельсовых нитей

5.3. По концам вырезки в продольномнаправлении устраивают прямолинейные сопряжения с невырезанным грунтом суклоном не круче 0,02 (рис. 20). Длина сопряжения определяется разностьюнаивысшего уровня поверхности основной площадки (как правило, на обочине или пооси пути), установленного при инженерно-геологическом обследовании, и уровняпланировки грунта. Планировка грунта на участке сопряжения в поперечномнаправлении производится с уклоном 0,04 в сторону откоса на насыпи или всторону водоотводного сооружения в выемке.

6. ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ИЗ ПЕНОПЛАСТОВ

6.1. Для тепловой изоляции земляного полотна в целяхпредупреждения пучин применяют пенопласты - материалы с системой изолированных,не сообщающихся друг с другом ячеек (пор), содержащих газ. Пенопласты должныиметь следующие характеристики:

Допускается применение пенопластов с большим значениемкоэффициента теплопроводности по сравнению с указанным. Это учитывается прирасчете тепловой изоляции путем введения поправочных коэффициентов (см. п.6.4). Наиболее экономично использовать полистирольные и поливинилхлоридныепенопласты.

Применение пенопластов, имеющих водопоглощение по объему за24 ч от 1 до 3%, не допускается при залегании грунтовых вод на глубине 1 м именее от верха балластной призмы.

6.2. Применение пенопластов целесообразно при необходимостиполного выведения зоны промерзания-оттаивания из пучинистых грунтов, когдаосуществление другого противодеформационного устройства технически невозможноили экономически неоправданно (при глубоком промерзании-оттаивании грунтов; накоротких деформирующихся участках, примыкающих к участкам земляного полотна издренирующих грунтов; при расположении пучинообразующегося слоя в нижней частизоны сезонного промерзания-оттаивания и т.п.).

Условия применения тепловой изоляции из пенопластов в: зависимостиот причин возникновения неравномерного пучения изложены в табл. 1. Тепловую изоляцию из пенопластов применяют вусловиях сезонного промерзания и несливающейся мерзлоты в земляном полотне.

6.3. Теплоизоляционное покрытие состоитиз пенопласта верхнего и нижнего защитных слоев. Слой пенопласта размещается наглубине не менее 0,5 м от верха балластной призмы. Под покрытием принеобходимости (см. п. 6.4) устраивают дренирующую подушку.

Покрытие укладывают в пределах участка с неравномерным:пучением и прилегающих участков с равномерным пучением величиной более 30 ммпри перспективной скорости движения поездов v>100 км/ч и более 50мм при v≤100 км/ч. При этом протяженность тепловой изоляции впределах участка с равномерным пучением должна быть не менее 5 м с каждойстороны. Наименьшая протяженность Lтеплоизоляционного слоя указана в п. 4.3.2.

На участках с пучинными впадинами в местах пересечения;земляного полотна трубопроводами минимальную протяженность теплоизоляционногослоя принимают по данным табл. 3.При ликвидации пучин, возникающих в пределах стрелочного перевода,протяженность теплоизоляционного слоя должна быть не менее длины стрелочногоперевода.

По концам теплоизоляционного слоя устраивают сопряжения сприлегающими участками земляного полотна. Длина сопряжения зависит от расчетнойвеличины равномерного пучения Р_рна участке сопряжения, определяемой в соответствии с п. 4.3.2.Минимальная длина сопряжения на участках земляного полотна, сложенногопучинистыми грунтами, должна быть 20 м.

Сопряжения не устраивают, если концевые участкитеплоизоляционного слоя примыкают к земляному полотну, сложенному в пределахзоны сезонного промерзания-оттаивания дренирующими (скальными) грунтами.

6.4. При полном выведении зоныпромерзания-оттаивания из пучинистых грунтов толщину слоя пенопласта в покрытииопределяют в зависимости от климатических характеристик района и толщины слоябалластных материалов (дренирующей подушки) под покрытием (рис.21).

В качестве расчетного климатического параметра в районах сезонногопромерзания грунта, характеризующихся многолетней средней суммой градусо-сутокотрицательных температур воздуха Ω≤2500°С·сут, принимаютмаксимальную в десятилетнем периоде величину Ω₁₀. ПриΩ>2500°С·сут в условиях сезонного промерзания и несливающейся мерзлотыв земляном полотне расчетным климатическим параметром является многолетняясредняя сумма градусо-суток отрицательных температур Ω.

Толщина слоя пенопласта h_тв данных климатических условиях имеет наибольшее значение при расположениипокрытия непосредственно на пучинистых грунтах, когда мощность слоя дренирующихматериалов под пенопластом δ = 0,05 м.

За расчетную толщину дренирующей подушки под пенопластомδ принимают минимальную в поперечном сечении толщину слоя существующихбалластных материалов, остающуюся после вырезки грунта до проектного уровня,низа пенопластового покрытия. При наличии балластных углублений на основнойплощадке эта минимальная толщина определяется на расстоянии 40 см от концовшпал.

В целях уменьшения толщины слоя пенопласта может бытьпроизведена дополнительная, подъемка пути с соответствующим уменьшением глубинывырезки балластных материалов или дополнительная вырезка грунта,предусматривающая размещение под пенопластом слоя дренирующих материаловнеобходимой мощности δ.

При толщине существующего слоя дренирующих материалов отверха балластной призмы до пучинистых грунтов основной площадки по оси пути h_бс менее величины, указанной в табл. 2, производят дополнительнуюподъемку пути. Высота подъемки определяется как разница между минимальнотребуемой величиной и толщиной существующего слоя балластных материалов h_бс.

Рис. 21. Графики для определения расчетной толщинытеплоизоляционного слоя h_т в условияхсезонного промерзания и несливающейся мерзлоты в земляном полотне

Рис. 22. Схема устройства тепловой изоляции из пенопласта наоднопутном участке (а), под один (б) и под два пути (в) на двухпутном участке: 1 - слои тепловой изоляции; 2 - верхнийзащитный слой; 3 - дренирующая подушка

При применении пенопластов с расчетным коэффициентомтеплопроводности λ_п>0,04ккал/(м·ч·°С) толщина слоя пенопласта h_т,определяемая по рис. 21, умножается на 25λ_п.Расчетная толщина слоя тепловой изоляции h_тобеспечивается при сплошной укладке плит пенопласта в одно- или многослойноепокрытие суммарной толщиной, равной или более требуемой. Плиты пенопласта вмногослойном покрытии укладывают с перекрытием швов на 10-15 см.

6.5. Устройство тепловой изоляции из пенопластов причастичном выведении зоны сезонного промерзания-оттаивания из пучинистых грунтовс целью предотвращения недопустимых пучинных неровностей разрешаетсяпроизводить на основании специальных наблюдений за режимом морозного пучения всоответствии с Техническими указаниями по применению пенопластовых покрытий дляпредупреждения появления пучин.

6.6. Нижний защитный слой устраивают в случае размещениятеплоизоляционного покрытия непосредственно на пучинистых грунтах. Этот слойтолщиной не менее 5 см выполняют из песка или асбестовых отходов. Поверхтеплоизоляционного покрытия устраивают защитный слой из указанных материаловтолщиной не менее 10 см. Верхний и нижний защитные слои размещают по всейширине покрытия.

6.7. Минимальная ширина теплоизоляционного покрытия пододним путем В_о должнасоставлять: 4,5 м - для районов, характеризующихся многолетней среднейвеличиной Ω<2000°С·сут; 5,5 -при 2000<Ω≤3000 °С·сут; 6 м- при Ω>3000°С·сут. При этом край теплоизоляционного покрытия долженвыступать за концы шпал на величину Ь, соответственно равную 0,9; 1,4 и 1,6 м(рис. 22).При ликвидации пучин в пределах стрелочных переводов слой тепловой изоляцииукладывают с переменной шириной, превышающей длину переводных брусьев навеличину b с каждой стороны (рис 23).

По всей ширине слоя тепловой изоляции его толщина h_т сохраняется неизменной.Плиты пенопласта в покрытии укладывают вплотную. Допускаемая ширина зазорамежду отдельными плитами должна быть не более 1 см.

Рис. 23. Схема устройства тепловойизоляции из пенопласта в пределах стрелочного перевода:
1 - слой тепловой изоляции; 2 -верхний защитный слой; 3 - дренирующая подушка

Рис. 24. Устройство сопряжений при различном количестве слоевпенопластовых плит в покрытии:
а, б, в, г, д - 1, 2, 3, 4, 5 слоев;1 - продольный разрез.; II - план

6.8. Сопряжения выполняют для плавногоувеличения глубины промерзания грунтов по краям теплоизоляционного покрытия.Это достигается за счет уменьшения толщины тепловой изоляции и созданияпросветов между плитами пенопласта, которые заполняют песком или асбестовымиотходами.

Длина сопряжения l^т_сопределяется величиной равномерного пучения у краев теплоизоляционного покрытияи допустимым уклоном отвода рельсовых нитей по формуле (13), в которой Р_доппринимают равным нулю. Сопряжение разбивается на отдельные элементы. Количествоэтих элементов равно количеству слоев плит пенопласта в покрытии. Относительнаядлина элементов сопряжений при различном количестве слоев указана на рис. 24.

Элемент, имеющий один слой, состоит из четырех продольныхполос пенопласта, уменьшающихся по ширине. При большем количестве слоев подэтими полосами располагается сплошное (без просветов) покрытие. Конструкцияэлементов сопряжения показана на рис. 25. Продольные полосы на элементахсопряжения устраивают из отдельных прямоугольных блоков со ступенчатымизменением ширины. Нижний слой плит пенопласта у края сопряжения выводится науровень верха покрытия.

6.9. Сопряжения по краям теплоизоляционного слоя, уложенногов пределах стрелочного перевода, сооружают в соответствии с требованиями п. 6.8в трех направлениях - за рамными рельсами и за крестовиной по прямому ибоковому путям.

Рис. 25. Схематические планы:
а - первого l₁ элемента сопряжения; б - последующих l_i элементов

6.10. При глубине вырезки грунтов подрельсового основанияпод укладку теплоизоляционного слоя ниже уровня основной площадки (вырезкапучинистых грунтов) по концам участка вырезки вдоль пути выполняют продольнуюпланировку земляного полотна с уклоном 0,02 в соответствии с требованиями п. 5.3.

6.11. Укладку теплоизоляционного слоя из пенопластов научастках сезонного промерзания грунтов и несливающейся мерзлоты в земляномполотне в условиях вечной мерзлоты производят во второй половине лета послемаксимального прогрева грунтов.

7. ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

7.1. Гидроизоляционное покрытие применяют во всехклиматических зонах страны в следующих случаях:

для ликвидации пучин, возникающих в местах неравномерновыраженных балластных углублений (корыт, лож и т.п.) на основной площадкеземляного полотна, сложенного однородными глинистыми грунтами (глинами,суглинками, супесями);

для устранения просадок пути, сопровождающихсябыстропротекающими расстройствами рельсовой колеи и в отдельных случаяхвыпиранием разжиженного грунта через балластный слой;

при усилении земляного полотна из глинистых грунтов в связис усложнившимися условиями эксплуатации (увеличение грузонапряженности,скорости движения поездов, осевых и погонных нагрузок, применениежелезобетонных подрельсовых оснований и др.).

В условиях сезонного промерзания и несливающейся мерзлотыгидроизоляционное покрытие применяют также для ликвидации пучин на участкахпримыкания земляного полотна к устоям мостов и расположения водопропускных трубсовместно-с планировкой основной площадки ниже дна балластных углублений.

7.2. Гидроизоляционное покрытиеустраивают из полимерной пленки. Для предупреждения механического поврежденияпленки в покрытии укладывают защитные слои. Для покрытия используютводонепроницаемые пленки, например поливинилхлоридную пленку марки В толщиной0,23 мм по ГОСТ16272-79. Применяемая пленка должна иметь следующие характеристики:

В защитных слоях покрытия используют песок или асбестовыеотходы. Взамен этих материалов в защитных слоях может быть применен нетканыйматериал из синтетических волокон, удовлетворяющий следующим требованиям:

7.3. Гидроизоляционное покрытие укладывают в пределахучастка пути, подверженного неравномерным деформациям, перекрывая при этомприлегающие участки с величиной равномерного пучения более 10 мм.

7.4. Пленку размещают на глубине не менее 0,5 м от верхабалластной призмы. Вырезку старых балластных материалов производят на указаннуюглубину, увеличенную на толщину нижнего защитного слоя.

При существующей общей толщине слоя балластных и дренирующихматериалов по оси пути h_бc меньше величины, приведенной в табл. 2, после укладкигидроизоляционного покрытия выполняют дополнительную подъемку пути длядостижения указанной минимальной толщины. Глубина вырезки старых балластныхматериалов в этом случае может быть соответственно уменьшена.

7.5. Гидроизоляционное покрытие укладывают на всю ширинуосновной площадки В с одно- или двухсторонним поперечным уклоном 0,04 (рис. 28,а, в).

На двухпутных участках покрытие допускается устраивать пододним путем, если существующая общая толщина слоя балластных и дренирующих материаловпо оси пути h_бc<1 м и исключена возможностьподтекания воды под покрытие со стороны второго пути. Покрытие в этом случаедолжно иметь односторонний уклон и край его со стороны междупутья располагаютна расстоянии не менее 0,9 м от концов шпал (рис. 26,б). Покрытие под стрелочнымипереводами устраивают с переменной шириной, превышающей длину переводныхбрусьев не менее чем на 0,9 м с каждой стороны.

Рис. 26. Схема конструкции гидроизоляционного покрытия наоднопутном участке (а), под одним (б) и под двумя путями (в) на двухпутном участке:
1 - гидроизоляция; 2, 3 - верхний и нижний защитные слои; 4 - невырезаннаячасть старого балласта; 5 - глинистый грунт; 6 - дренаж мелкого заложения; 7 -лоток

7.6. Планировку грунта под гидроизоляционное покрытие впоперечном направлении производят в одну или в обе стороны с уклоном не менее0,04 по всей ширине земляного полотна по верху. На двухпутном участке приустройстве покрытия на одном пути грунт планируют на половину этой ширины.

Выпуск воды от спланированной поверхности устраивают по всейдлине участка покрытия в водоотводные сооружения выемок или на откосы насыпей.При существующей общей толщине слоя балластных и дренирующих материалов h_бc>1 м выпуск воды осуществляют в продольные лотки илидренажи мелкого заложения, устраиваемые по краям гидроизоляционного покрытия(рис. 27).Дно этих водоотводов должно быть ниже дна балластных углублений на основнойплощадке на 0,15 м. При укладке покрытия на станционных путях и в пределахстрелочных переводов воду выпускают в продольные лотки или дренажи мелкогозаложения, устраиваемые в междупутье.

На участках с близким расположением грунтовых вод (менее 1 мот границы промерзания) для понижения уровня этих вод в комплексе сгидроизоляционным покрытием устраивают продольные дренажи. Укладка покрытия безустройства дренажей в этих условиях не допускается.

Гидроизоляционную пленку в покрытии укладывают в один илидва слоя. При укладке одного слоя пленки по всей ширине ее устраивают нижнийзащитный слой. Толщина его при использовании песка или асбестовых отходовдолжна быть не менее 0,05 м.

При укладке пленки в два слоя нижний защитный слой можно неустраивать. Пленку при этом укладывают непосредственно на спланированные грунты(щебень, песчано-гравийный или асбестовый балласт или связные грунты земляногополотна).

Толщина верхнего защитного слоя из песка или асбестовыхотходов должна быть не менее 0,1 м.

7.9. Полосы пленки в покрытии укладывают вдоль пути внесколько рядов с перекрытием каждого последующего нижележащего ряда на ширинуне менее 10 см. Количество рядов определяется шириной полос. При укладкегидроизоляционной пленки в два слоя полосы в верхнем слое стыкуются между собойтак же, как и в нижнем. При этом стыки в верхнем и нижнем слоях в поперечномсечении должны отстоять друг от друга на величину не менее 30 см. Принеобходимости отдельные полосы пленки в каждом слое могут быть соединены междусобой. Ширина перекрытия в этом случае зависит от технологии соединения.

Рис. 27. Схема конструкции гидроизоляционного покрытия приобщей толщине балластного слоя h_бc≥lм:
1-гидроизоляция; 2, 3-верхний и нижний защитные слои; 4 - невырезанная частьстарого балласта; 5 - глинистые грунты; 6 - дренаж мелкого заложения

Укладку нетканого материала в защитных слоях производят всоответствии с требованиями, предъявляемыми в укладке гидроизоляционной пленки.

7.10 В случае если при планировке основания на проектируемуюглубину производится срезка связных грунтов земляного полотна (на обочинах илипод рельсошпальной решеткой), по концам участка вырезки вдоль пути выполняютпродольную планировку земляного полотна с уклоном 0,02 в соответствии стребованиями п. 6.3.

7.11. С обеих сторон гидроизоляционного покрытия устраиваютпоперечные ограждающие дренажи (прорези). Дренаж врезают в глинистые грунтыосновной площадки и дно его должно быть ниже дна балластного углубления навеличину не менее 0,1 м. Уклон по дну прорези должен составлять 0,04. Днопрорези на выходе должно возвышаться над уровнем водоотводного сооружения, вкоторое будет отводиться вода, на величину не менее 0,2 м. Ширина прорезиопределяется условиями производства работ. Дно прорези и ее стенку, примыкающуюк гидроизоляционному покрытию, выстилают гидроизоляционной пленкой.

7.12. Ликвидацию пучин на подходах к мостам, а такжеустранение пучинных впадин и перепадов производят в соответствии с требованиямиУказаний по гидроизоляции земляного полотна на участках с пучинами ипросадками.

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРЕНАЖЕЙ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

8.1. Дренажи в условиях вечной мерзлотыпроектируют в комплексе с противодеформационными конструкциями для обеспечениявыпуска воды от них. В качестве самостоятельного мероприятия дренажи применяютдля ликвидации наледных пучин, возникающих в дренирующих грунтах в результатепритока грунтовых вод. При проектировании учитывают требования руководства«Дренажные сооружения железнодорожного земляного полотна».

8.2. Горизонтальный трубчатый дренаж состоит из осушающейлинии - дрены (или системы дрен) и отводной линии, заканчивающейся выпуском.Дреной служат перфорированные трубопроводы с фильтром или трубофильтры. Дляотводной линии используют трубопроводы, допускающие работу в напорном режиме впериод внутреннего оледенения трубы на выпуске. Дренажный выпуск может бытьоткрытого (канава) или закрытого (поглощающий колодец, траншея) типа.

Дренаж сооружают с одной или с обеих сторон пути подкюветом, за кюветом или под обочиной. Дренажный выпуск размещают на участкеотрицательного перелома местности в удобном для сброса воды месте. Трассаотводной линии, соединяющей дрену с выпуском, должна иметь минимальную длину имаксимально допустимый продольный уклон.

В дополнение к исходным данным, получаемым в соответствии сп. 2.3и руководством по дренажам (см. п. 8.1), по трассе дренажа выполняютобследования, отражающие: фильтрационную способность грунтов земляного полотна,водообильность и водопроницаемость водоносного горизонта; годовой режим уровня,напора и температуры грунтовых вод; мерзлотно-грунтовые условия трассы отводнойлинии.

8.3. Тип дренажа по степени вскрытия водоносного горизонтаопределяется глубиной водоупора. При неглубоком (до 4 м) его залеганииустраивают дренаж совершенного типа, врезаемый в водоупор на 0,3-0,5 м.Водоупором служат плотные глинистые или скальные грунты. Водоупором может бытьтакже контакт слоев грунта, коэффициент фильтрации которых отличается в 200 рази более. Глубина дренажей несовершенного типа определяется их назначением иинженерно-геологическими условиями участка.

При устройстве дренажей, выполняющих роль самостоятельногопротиводеформационного мероприятия (см. п. 8.1),глубину дренажа принимают равной глубине промерзания грунта с учетомприбавления высоты стояния воды в дренажной траншее. При этом глубина дренажане должна превышать 3,5 - 4 м. Глубина дренажей, устраиваемых для отвода водыот противодеформационных конструкций, определяется параметрами этихконструкций.

8.4. При проектировании дренажавыполняют тепловые расчеты отводной линии, соответствующие двум критическимпериодам: зимнему, когда требуется защита выпуска от преждевременногоперемерзания; летне-осеннему, когда необходимо обеспечить прочность основаниятрубопровода на участках вечной мерзлоты.

Конструкция выпуска, параметры трубопровода отводной линии имеры эксплуатационного содержания дренажа, обоснованные тепловыми расчетамипервого критического периода, должны обеспечивать круглогодичноефункционирование выпуска (в случае неограниченных запасов подземных вод) илиего перемерзание после опорожнения трубопровода дрены и основного протяженияотводной линий (при недостаточных запасах грунтовых вод). При проектированиизакрытого выпуска типа поглощающей траншеи производят гидравлические расчеты ееразмеров по исходным данным зимнего критического периода.

Конструкции и параметры отводной линии, обоснованныетепловыми расчетами второго критического периода, должны предотвратитьнедопустимые осадки вечномерзлого основания трубопровода.

В качестве расчетных сроков первого критического периодаследует принимать: для дренажей круглогодичного действия - период с концаянваря до середины марта; для дренажей периодического действия - период, когдарасход дренажа уменьшается до 0,1 максимального (летнего) значения, либо срокпромерзания грунта на глубину, составляющую 0,9 глубины заложения дрены.Расчетным сроком второго критического периода является начало октября.

Тепловые и гидравлические расчеты дренажа выполняют всоответствии с приложением 3.

8.5. При устройстве дрены используют трубофильтры по ТУ33-5-80 или перфорированные трубы с фильтрами. Для отводной линии рекомендуютсяасбоцементные водопроводные напорные трубы по ГОСТ539-80, сочлененные с резиновым уплотнением либо эластичными пластмассовымимуфтами трубофильтров. При прокладке отводной линии в зоне действия подвижнойнагрузки следует использовать стальные трубы.

Смотровые колодцы, устраиваемые через 50-70 м по длинедренажа, должны быть сборными железобетонными с введением в их конструкциюпротивопучинных консистентных обмазок, наружной теплоизоляции и внутреннегоотопления посредством 2-3 отсеков, разделенных деревянными крышками. Вводытрубопроводов в колодец выполняют с зазорами, заполненными эластичнымуплотнением.

Трубопровод открытого дренажного выпуска обваловывают местнымгрунтом. Утепляющий вал проектируют по окружности, проведенной из центратрубопровода радиусом, превышающим расчетную глубину промерзания грунта.Концевая часть вала оформляется в виде деревянной или шлакобетонной подпорнойстенки. Сброс воды производят в открытую водоотводную канаву глубиной не менее1,5 м. При этом расстояние от низа трубы до дна канавы должно превышать 0,5 м.При обосновании тепловыми расчетами в конструкцию выпускного оголовка могутвводиться поверхностная теплоизоляция вала и подпорной стенки, застеннаятеплоизоляция и обсыпка трубопровода теплоизолирующим материалом.

Закрытый дренажный выпуск представляет собой траншею,заполненную каменным фильтром, укрытую тепловой изоляцией и обвалованнуюместным грунтом. Профиль траншеи принимают в виде трапеции. В качествезаполнителя используют камень, диаметр которого в центре траншеи долженсоставлять 10-15 см, а к периферии уменьшаться до размеров мелкого щебня.

9. ОРГАНИЗАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

9.1. Проект организации работ является составной частьютехнического проекта.

9.2. Работы выполняются по рабочим технологическим процессамспециализированными подразделениями - путевыми машинными станциями (ПМС),колоннами ПМС и дистанций пути. Рабочие технологические процессыразрабатываются ремонтными подразделениями (в отдельных случаях проектнымиорганизациями) на основе проекта организации работ и типовых технологическихпроцессов.

9.3. Для работы используют путеукладочные краны, струги,электробалластеры, хопперы-дозаторы, думпкары, бульдозеры, скреперы,автогрейдеры, экскаваторы, дреноукладочные машины и др.

9.4. При разработке технологических процессов и выполненииработ по ним необходимо руководствоваться изложенными ниже положениями.

9.5. Работы по сооружению противодеформационных конструкцийразделяют на три вида: подготовительные; основные; заключительные.

9.6. Подготовительные работы.

9.6.1. В подготовительный период производят разбивку изакрепление на месте начала и конца сооружаемой противодеформационнойконструкции, в том числе сопряжений и отводов от нее.

В зависимости от выбранного способа производства работ иместных условий в подготовительный период регулируют зазоры, меняют негодныешпалы, подготавливают основание для укладки пути на обходе, углубляют кюветы,готовят место для работы бульдозеров или скреперов и т.п. При необходимостисоздают запас материалов для защитных слоев или подушки. Путевые сигнальныезнаки относят за пределы габарита непосредственно перед «окном».

9.6.2. При устройстве тепло- или гидроизоляционного покрытияназначают места для раскладки рулонов пленки, нетканого материала или плитпенопласта. Плиты пенопласта раскраивают необходимых размеров, монтируют их вукрупненные блоки, маркируют и раскладывают в определенной последовательности.

9.6.3. Перед началом основных работ с помощью установленныхна весь период «окна» нивелиров снимают существующие отметки верха шпал по осипути в закрепленных через 10 м сечениях с тем, чтобы во время вырезки грунтовконтролировать глубину этой вырезки до проектных отметок. Привязку осиразбираемого пути в этих закрепленных сечениях производят к второму пути или квременным забитым в стороне от пути колышкам.

9.7. Основные работы.

9.7.1. При сооружении врезных,комбинированных подушек или планировке основной площадки рельсошпальную решеткуразбирают либо сдвигают (в случае устройства на время работ обхода) ипроизводят вырезку грунта, частично заполняют котлован дренирующим грунтом илинепучинистым материалом с разравниванием и уплотнением его. Путевую решеткуукладывают или передвигают на место.

После укладки пути производят дополнительную выгрузкуматериала и выполняют подъемку пути до создания проектной толщиныпротивопучинной подушки. После каждой подъемки путь выправляют со сплошнойподбивкой шпал. Затем выгружают балласт, поднимают путь и выправляют его вплане и профиле со сплошной подбивкой шпал электрошпалоподбойками. Выправкапути, поднятого на проектные отметки, может производиться выправочно-подбивочнымимашинами.

Первые три поезда пропускают со скоростью не более 15 км/ч,а последующие - со скоростью не более 25 км/ч. Дальнейшее повышение скоростипроизводят в зависимости от состояния пути. Примерный график производства работв «окно» при устройстве врезных подушек или планировке основной площадкиприведен на рис.28.

9.7.2. При устройстве тепловойизоляции из пенопласта после снятия рельсошпальной решетки производят срезкугрунта (балластных материалов) до проектных отметок и планировку основания. Надвухпутных участках при возможности занятия второго пути срезку выполняют спомощью струга-снегоочистителя за несколько проходов. Отвод в разрабатываемыйкотлован с одной стороны устраивают непосредственно крылом струга, а с другой(в конце участка заезда) - бульдозером. Для возможности стыковки решетки приукладке и пропуска рабочих поездов отводы должны иметь дополнительный уклон неболее 20% с плавными сопряжениями. На однопутных участках и при невозможностизанятия смежного пути на двухпутных срезку грунта производят бульдозерами,скреперами или другими высокопроизводительными землеройными машинами.Количество машин определяется их производительностью и протяженностью фронтаработ.

После срезки грунта в предусмотренных проектом случаяхустраивают нижний защитный слой, а затем укладывают плиты (блоки)пенопластового покрытия. В пределах сопряжений тепловой изоляции просветызаполняют балластными материалами на ширину рельсошпальной решетки до уровняверха пенопластового покрытия. Рельсошпальную решетку укладываютнепосредственно на плиты (блоки) пенопласта.

Рис. 28. График производства основныхработ в «окно» при устройстве противопучинной подушки механизированнымспособом:
1-подготовительные работы перед разборкой путевой решетки; 2 - разборка путипутеукладчиком; 3 - разработка котлована подушки с планировкой дна; 4 -устройство отводов; 5 - переброска дренирующего грунта с междупутья наспланированное дно; 6 - планировка дренирующего грунта в котловане; 7 - укладкапути путеукладчиком; 8 - работы, сопутствующие укладке пути; 9 - многократнаявыгрузка дренирующего грунта и дозировка пути балластером; 10 - многократнаяподъемка пути; 11 - выправка пути после подъемки; 12 - рихтовка пути; 13 -выправка пути

После укладки решетки выгружают песок или асбестовые отходыпо всей длине шпалы для верхнего защитного слоя и с помощью электробалластерабез струнок поднимают путь. Затем выгружают балластные материалы и производятподъемку пути до проектных отметок. Графики производства работ в «окна» приукладке тепловой изоляции из пенопласта представлены на рис. 29.

9.7.3. При устройстве гидроизоляционного покрытия подготовкуоснования под укладку полимерной пленки производят в соответствии стребованиями п. 9.7.2.

Рис. 29. Графики производства работ при устройстве тепловойизоляции в «окно> совместно с капитальным ремонтом пути (а) и в самостоятельное «окно» (б):
1 - оформление закрытия перегона; 2 - раскладка блоков пенопласта; 3 -разболчивание стыков; 4 - разборка пути путеукладчиком; 5 - вырезка балласта; 6- планировка балласта; 7 -укладка теплоизоляционного покрытия; 8 - укладка путипутеукладчиком; 9 - сболчивание стыков; 10 - рихтовка пути; 11 -выгрузкабалласта; 12 - подъемка пути балластером; 13 - выправкa пути

При применении в нижнем защитном слое нетканого материалапроизводят его расстилку на спланированное основание и затем раскатывают полосыпленки, начиная с низовой стороны. Последующие полосы пленки должны перекрыватьнижележащие предыдущие на величину не менее 10 см.

Края покрытия вручную пригружают вырезанным балластнымматериалом во избежание смещения и укладывают на покрытие звенья рельсошпальнойрешетки. Из хопперов-дозаторов выгружают песок (асбестовые отходы) для верхнегозащитного слоя и с помощью электробалластера без струнок поднимают путь.Последующие подъемки пути до проектной отметки производятся на материал новогобалластного слоя.

9.7.4. После подъемок пути на участке тепловой изоляции изпенопластов и гидроизоляционного покрытия из полимерной пленки подбивку шпалвыполняют электрошпалоподбойками; применение выправочно-подбивочных машин досоздания проектной толщины балластного слоя не допускается.

9.7.5. Основные работы завершаются выправкой пути в плане ипрофиле и проверкой габарита. Пропуск поездов по месту работ осуществляют всоответствии с требованиями п. 9.7.1.

9.8. Заключительные работы выполняют во время обкатки путипоездами. В этот период выправляют путь, устанавливают путевые знаки, убирают ипланируют вырезанный грунт, устраивают продольные водоотводы в соответствии спроектом и выполняют отделку балластной призмы.

9.9. Работы по устройству продольных дренажей для отводаводы от противодеформационных конструкций производят в соответствии сТехнологическими указаниями по устройству дренажей механизированным способом.

9.10. На технологические процессы устройства противодеформационныхконструкций составляют следующую документацию: состав бригад; ведомостьпотребных инструмента и машин; ведомость затрат труда и числа занятых рабочих,затрат времени и длительности работы машин при выполнении отдельных операций;схемы рабочих поездов с указанием их длины; графики производства работ в«окно»; описание процесса; распределение всех работ по дням с указаниемисполнителей.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ НИВЕЛИРОВАНИЯ ПУТИ НА УЧАСТКАХ С ПУЧИНАМИ И ПРОСАДКАМИ

В целях получения достоверных данных, характеризующихпучение по месторасположению и величине, необходимо провести двухразовоенивелирование пути. Составление проекта по усилению железнодорожного пути научастках с пучинами без данных двухразового нивелирования не допускается.

Перед проведением первого нивелирования в периодмаксимального промерзания грунтов земляного полотна выполняют следующие работы:

осматривают подлежащий усилению участок пути и уточняют егограницы;

закрепляют на месте начало и конец участка наблюдений; всостав его включают участок с деформациями и прилегающие участки протяженностьюне менее 50 м с каждой стороны;

выбирают или устанавливают вблизи участка наблюдений репер,высотное и плановое положение которого не изменяется в процессепромерзания-оттаивания; в качестве репера могут быть использованы устои моста,оголовки трубы, фундамент анкерных опор контактной сети, цоколь здания сфундаментами, заложенными ниже границы промерзания-оттаивания, оголовок сваи,смотровые колодцы, специально установленный репер, заанкеренный ниже границысезонного промерзания-оттаивания;

в пределах участка наблюдений на шейках рельсов маслянойкраской размечают и нумеруют точки нивелирования с интервалом 5,0 м; точкиразмещают таким образом, чтобы рельсовые стыки располагались между ними всередине пятиметрового интервала;

намечают места стоянки нивелира.

Начало и конец участка наблюдений, точки нивелирования,реперы, рельсовые стыки и места стоянки нивелира должны быть привязаны кпикетажу линии. При нивелировании производят высотную привязку точекнивелирования к реперу, снимают отсчеты по нивелировочной рейке,устанавливаемой на каждой точке по головкам обеих рельсовых нитей, и замеряюттолщину пучинных и типовых подкладок под рельсами.

В целях достижения наибольшей точности при нивелированиинеобходимо соблюдать равенство плеч, особенно для связующих точек. Плечо недолжно быть длиннее 50 м. Для контроля точности при работе одним нивелиромпривязку точек нивелирования к реперу осуществляют замкнутым ходом (в прямом иобратном направлениях). Для связующих точек целесообразно использоватьобшивочные костыли, закладные болты промежуточных скреплений или другие надежнофиксированные по высоте элементы пути и обустройств.

При нивелировании невязка, представляющая собой расхождениев превышении, полученном при прямом и обратном ходе, или разность отметок принивелировании двумя нивелирами, не должна быть более допустимой. Допустимыеневязки в зависимости от длины хода не должны превышать следующих величин:

При получении допустимой невязки производят ее разгонку поточкам. Поправка к точке хода , где ∆h- невязка хода; п -число точек хода без одной; i - номерточки. Точками хода следует считать начальную (репер), связующие и конечную.При невязке более допустимой величины выполняют повторное нивелирование.

В период максимального промерзания грунтов при первомнивелировании в местах установки рейки (точках нивелирования) замеряют толщинупучинных и типовых подкладок между рельсом и металлической подкладкой и междуэтой подкладкой и шпалой. Если в промежутке между точками нивелирования толщинауложенных пучинных подкладок резко изменяется, то их замеряют на всех шпалахэтого промежутка. При втором, летнем, нивелировании также фиксируют толщинуподкладок под рельсами, отмечая изменение этой величины за период междунивелированиями.

Данные, получаемые при нивелировании, замере пучинных итиповых подкладок, записывают в специальные журналы. В журнал техническогонивелирования заносят соответствующие плановые привязки, отсчеты по рейкам ивычисленные условные отметки (форма 1).Сведения о толщине типовых и пучинных подкладок заносят в журнал по форме 2.

По результатам первого нивелирования вычерчивают продольныйпрофиль пути по каждой рельсовой нити в масштабах: горизонтальном 1:500 ивертикальном 1:5. На профиль в соответствующем масштабе наносят зафиксированныепучинные подкладки. После проведения второго нивелирования отметки пути,соответствующие летнему положению, накладывают на имеющийся профиль. Насовмещенном продольном профиле пути указывают численную величину морозногопучения в каждой точке, определяя ее как разность отметок первого и второгонивелирования за вычетом разности толщин подкладок, зафиксированных при этихнивелированиях. Образец, совмещенного продольного микропрофиля пути приведен нарис. П.1.

Рис. П.1. Продольный профиль пучинногоучастка пути с примером размещения створов выработок дляинженерно-геологического обследования:
1 - положение пути летом; 2 - то же зимой в период максимального промерзания; 3- размещение пучинных подкладок

Форма 1

Журналтехнического нивелирования

Форма 2

Журналдля записи замеров толщины пучинных и типовых подкладок

По полученному профилю устанавливают протяженностьнеравномерно-деформируемого участка, характер изменения величины пучения (видпучин) на этом участке и величину равномерного пучения за его пределами. Попрофилю также определяют месторасположение и необходимое количествогеологических выработок в соответствии с требованиями главы 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ПЕРЕСЕЧЕНИЯХ С ТРУБОПРОВОДАМИ

При устройстве пересечений земляного полотна трубопроводамиразличного назначения необходимо соблюдать следующие основные требования.

Рабочий трубопровод под железнодорожными путями должен бытьзаключен в защитную трубу (канал, тоннель). Длина защитной трубы (канала,тоннеля) должна приниматься не менее чем на 3 м больше размеров, пересекаемогоземляного полотна (в каждую сторону).

В конструкции переходов следует предусматривать возможностьпериодических осмотров, текущего ремонта, отключения и опорожнениятрубопроводов. Открытый способ проходки, как правило, не допускается.

При уширении земляного полотна рабочий трубопровод в местепересечения заключают в защитную трубу.

Трубопроводы располагают под полотном железной дороги внегорловин; станций на расстоянии от стрелочных переводов и других пересеченийпути более 20 м. Минимальное расстояние от трубопровода до искусственныхсооружений (мосты, водопропускные трубы и др.) должно быть не менее 30 м.

Расстояние по вертикали от верха защитной трубы (канала,тоннеля) до подошвы рельсов железных дорог следует принимать не менее 2 м, додна кювета или других водоотводных сооружений или до основания насыпи:железнодорожного земляного полотна - не менее 0,5 м.

Заглубление трубопроводов, пересекающих земляное полотно,сложенное пучинистыми грунтами, должно определяться расчетом из условий, прикоторых исключается влияние тепловыделений на равномерность морозного пучениягрунта. При невозможности обеспечить заданный температурный режим за счетзаглубления трубопроводов должна предусматриваться вентиляция защитной трубы(канала, тоннеля), замена пучинистого грунта на участке пересечения, устройствотепловой изоляции из пенопласта или надземная прокладка трубопровода.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
РАСЧЕТ ДРЕНАЖЕЙ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Тепловые расчеты первого (зимнего) критического периода (см.п. 8.4)выполняют в следующем порядке.

1. Определяют термическое сопротивление трубопроводаотводной линии, °С·ч·м/ккал:

где λ_м- коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, ккал/(м·ч·°С); h_пp - приведенная глубина заложения трубопроводана участке отводной линии;

;

h - глубиназаложения трубопровода от поверхности земли, м; δ_сн; λ_сн- толщина, м, и коэффициент теплопроводности снежного покрова; δ_из; λ_из - толщина, м, икоэффициент теплопроводности слоя теплоизоляции траншеи; d_т - диаметр талика вокруг трубопровода, м; D - наружный диаметр трубопровода, м; λ_т - коэффициенттеплопроводности талого грунта, ккал/(м·ч·°С).

2. Назначают вариант открытого выпуска с конструкциейоголовка по схеме рис. П.2 (трубопровод подобваловкой со скошенным торцом и подпорной стенкой со стороны водоотводнойканавы). Размеры этой конструкции выпуского оголовка определяют из условия

_Rв≥R,

где R_в- термическое сопротивление трубопровода на участке выпуска;

R_в(oб) -термическое сопротивление теплопередаче в атмосферу через обваловкутрубопровода, °С·ч·м/ккал; β_эф- эффективный угол рассеивания тепла трубопровода в атмосферу, учитывающийвлияние подпорной стенки, град; R_вн -сопротивление теплопередаче подземного трубопровода в окружающий грунт,°С·ч·м/ккал.

Величину R_в(об)определяют по формуле

где δ^'_г,δ_из.к, δ_сн - толщина слоясоответственно грунта, наружной теплоизоляции конструкции и снега, порядокопределения которых показан на рис. П.2; α- коэффициент теплоотдачи поверхности, принимаемый равным 20 ккал/(м²·ч·°С).

Рис. П.2. Схемы к тепловому расчету дренажа:
а - конструкция оголовка выпускаоткрытого типа; б-схема определенияугла
1 -трубопровод; 2 - теплоизоляция трубы; 3 - грунт обваловки; 4 - теплоизоляцияобваловки; 5, 6 -застенная и съемная теплоизоляция; 7 - подпорная стенка; 8 -откос водоотводной канавы; 9 - откос земляного валика; 10 - снежный покров

Величину R_вн определяютпо формуле

где h^в_пр -приведенная глубина заложения трубопровода на выпуске, м;

;

d_из.т - наружный диаметртеплоизоляции трубопровода, м; λ_π- коэффициент теплопроводности льда, ккал/(м·ч·°С); D_π- диаметр живого сечения водного потока трубопровода, оледеневающего на участкеl_в;

0,02÷0,03 м;

Q - расход дренажав расчетный период, м³/с; i_в -гидравлический уклон напорного оледеневшего трубопровода на выпуске;

i_в≤il/l_в,

i - уклонместности по трассе отводной линии; l -полная длина трубопровода отводной линии, м; l_в- длина конструкции выпуска, в пределах которой возможно внутреннее оледенениетрубопровода отводной линии, м: l_в= 2H (H -максимальнаявысота обваловки трубопровода).

Эффективный угол

,

где β -фактический угол рассеивания, определяемый графическим построением по схеме(см. рис. П.2);К - коэффициент влияния подпорнойстенки;

F_ст -площадь поверхности подпорной стенки, вступающей в теплообмен с атмосферой, м²;R_ст - сопротивление теплопередаче через плоскую стенку,°С·ч м²/ккал;

3. По расходу и температуре воды в дренаже, соответствующимзимнему критическому периоду, определяют длину отводной линии l. С этой целью методом последовательных приближений решаютотносительно l уравнение

где t_вып - температура водына выпуске, °С; K₁, K₂ - размерные коэффициенты,равные 4,684 ккал/м⁴ и 1000 ккал/(м³·°С); Q - расход дренажа, м³/ч; t_дрен - температура воды в дренаже, °С; t_г - температура грунта вестественных условиях на глубине заложения оси трубопровода отводной линии, °С;t_cp - температура средытрубопровода на выпуске, °С.

Температуру воды на выпуске задают в пределах от 0,05 до 0,1°С. Средняя температура среды трубопровода на выпуске

где t_в- температура воздуха в расчетный период, °С; t_гв - температура грунта на глубине заложениятрубопровода выпуска, °С.

Значения температуры грунта t_г на глубине hзаложения трубопровода отводной линии и t_гвна глубине δ'_гзаложения трубопровода выпуска можно определить, руководствуясь рекомендациямираздела 5 Пособия по теплотехническим расчетам санитарно-технических сетей,прокладываемых в вечномерзлых грунтах (М.: Стройиздат, 1971. 73 с).

Если при различных вариантахзначений расчетных параметров, входящих в формулу (П.7), длина отводной линиине превышает 5-10 м и по условиям местности устройство открытого выпуска наэтом расстоянии оказывается неудобным, переходят к проектированию закрытоговыпуска типа поглощающей траншеи, заполненной обратным каменным фильтром.

Гидравлические расчеты закрытого выпуска выполняют с цельюопределения размеров поглощающей траншеи. Траншея должна поглощать расход воды,сбрасываемой дренажем в критический период. При этом учитывают увеличениесвободной пористости грунта и возрастание потерь воды траншеей в грунт по мереснижения уровня грунтовых вод в связи с прекращением их инфильтрационногопитания. Площадь поперечного сечения траншеи, м²,

где Q_max- максимальный (летний) расход дренажа, м³/с; К_з - коэффициент фильтрации заполнителя траншеи, м/с; i -уклон дна траншеи.

Длина фронта поглощения, м,

где η -превышение уреза воды в траншее над уровнем грунтовых вод, м; Q_max - максимальный расход, м³/сут;τ - время, прошедшее с 1октября-до наступления расчетного периода, сут; φ - коэффициент, определяемый по формуле

ρ - коэффициент,зависящий от H/η принимаемый осредненным запериод τ;

Н - мощностьводоносного горизонта, м; μ -дефицит насыщения;

;

ρ_s -плотность частиц грунта; ρ_d - плотность сухого грунта; ω - влажность грунта в доляхединицы; ρ_ω - плотность воды; К_ф- коэффициент фильтрации грунта, м/сут.

Тепловые расчеты отводной линии, выполняемые для второго(осеннего) критического периода, производят с целью определения зоны возможногоразвития просадочных деформаций вечномерзлого основания трубопровода. Радиусталика, м, формирующегося вокруг трубопровода, находят из выражения

где A=λ_тt; B=λ_мt_г; t -температура воды в трубопроводе, значение которой в любом сечении может бытьопределено по Пособию по теплотехническим расчетам санитарно-технических сетей,прокладываемых в вечномерзлых грунтах.

Примеры расчета. 1. Выполним тепловые расчеты первого (зимнего)критического периода. Определим по формуле (П.1) термическое сопротивление трубопровода отводнойлинии. Принимаем λ_м=2ккал/(м·ч·°С); h=2 м; D=0,l м. Значения остальных величин ясныиз приводимых ниже выражений.

 м;

 °Сч·м/ккал.

Определим R_в, для чегоприведем предварительные вычисления. Из формулы (П.3)

Из формулы (П.4):

;

_{Dл=0,02 м.}

Из формулы (П.5)

 м.

Из формулы (П.6)

Вычисляем по формуле (П.2)на основе полученных данных значение R_в:

.

_{Rв=0,756° С м ч/ккал.}

Таким образом, при принятых параметрах конструкции входногооголовка выполнено условие R_в≥R.

Определим по формуле (П.7)длину отводной линии. На основе данных инженерно-геологического обследованияустановлено: Q=0,12 м³/ч; t_дрен=0,3°С; t_в=-12,1°С. Принимаем i=0,l; l_в=4 м; t_вып=0,1 °С.Расчетом найдены значения t_г=-4,2 °С и t_г=-9,5 °С.

Определим по формуле (П.8)

.

После подстановки имеющихся расчетных данных добиваемсясоблюдения равенства (П.7), изменяязначение l. При l=10,5 мимеем:

После вычисления получаем 0,1-1,05=0,3-1,25. Таким образом,в результате расчета длина отводной линии получена равной l=10,5 м,что удовлетворяет поставленному условию. Вариант открытого выпуска принимаетсяв проекте как окончательный.

2. Выполним гидравлические расчеты закрытого выпуска дляслучая, когда устройство открытого выпуска невозможно. По данным обследованиякритический расход воды Q_кp=0,lQ_max.Максимальный (летний) расход дренажа равен Q_max=0,8·10^-4м³/с=6,9 м³/сут. Мощность водоносного горизонта H=l,5 м; μ=2,5 м. Коэффициенты фильтрации К₃=3,5·10^-4м/с и К_ф=0,1 м/сут.

Площадь поперечного сечения траншеи определим по формуле (П.9)

.

Для H/η=0,6находим коэффициент ρ=0,9.

Определим коэффициенты η и φ:

;

.

Длина фронта поглощения по формуле (П.10)

.

3. Выполним тепловые расчеты для осеннего критическогопериода для варианта с закрытым выпуском при R_т=0,02м h_пр=3 м.

Температура воды в трубопроводе, определенная расчетом поПособию по теплотехническим расчетам, t=1,5 °С; температурагрунта t_г=-0,4 °С.

Находим: А=1,8·1,5=2,7;В=2(-0,4)=-0,8.

Определим радиус талика по формуле (П.11)

;

r_т=1,6 м.

Установленный размер талика вокруг трубопровода допустим вданных мерзлотно-грунтовых условиях.