Пучение грунтов. Классификация пучин. Причины появления пучин на пути. Меры предупреждения их появления и устранения.
Пучины – неравномерные поднятия поверхности земли (жд пути) в продольном и поперечном направлении, вызванные морозным пучением грунтов.
Морозное пучение грунта – увеличение его объема вследствие образования избыточного количества льда в порах грунта по сравнению с тем количеством воды, которое было в его порах до замерзания (рис. 1.9). Избыточное льдовыделение в порах грунта происходит в результате миграции пленочной ил капиллярной воды в область промерзающего грунта из ниже расположенных талых грунтов. Пучинистыми являются глинистые грунты и мелкие пылеватые пески.
Пучение жд пути м.б. равномерным до 30…50 мм и неравномерным – в виде горбов, впадин, перепадов (рис. 1.10).
Если продольный профиль обоих рельсовых нитей искажается одинаково, то пучины называются прямыми, иначе – косыми.
Пучины м.б. поверхностными (балластными) или грунтовыми.
Грунтовые пучины подразделяются на 3 типа:
I тип – пучины, появляющиеся и растущие в течение 1й половины зимы, вызванные переувлажнением верхней части грунтов ЗП
II тип – пучины, образующиеся при промерзании грунтов всей толщи сезонного промерзания, растущие всю зиму
III тип – пучины, появляющиеся во второй половине зимнего периода и вызванные промерзанием пучинистых грунтов, залегающих в нижней части зоны сезонного промерзания.
Причины появления пучин на пути:
– неравномерное загрязнение и увлажнение балластного слоя, наличие балластных корыт, грязевые выплески из-под шпал
– наличие грунтов, неоднородных или с разной влажностью, в зоне сезонного промерзания, обладающих различной интенсивностью пучинообразования
– увлажнение пучинистых грунтов в зоне ОП из-за наличия замкнутых неровностей
– неравномерное увлажнение грунтов в зоне сезонного промерзания поверхностными водами и грунтовыми – при высоком залегании водоносного слоя.
– разная толщина снежного покрова как вдоль так и поперек пути
Меры по предупреждению – соблюдение технических и технологических требований при строительстве, надежный отвод поверхностной воды от ЗП, укладка в подбалластное основание при кап. ремонте геотекстиля и пленочных материалов.
Меры по устранению:
– глубокая очистка или замена балласта с укладкой геотекстиля, срезка грязного балласта на обочинах.
– осушение грунтов в зоне сезонного промерзания дренажными устройствами
– ликвидация балластных корыт и лож с заменой вырезанного грунта балластом; выпуск воды из глубоких балластных лож и мешков с помощью поперечных дренажных прорезей или кротового дренажа
– выведение зоны промерзания из слоя грунта, вызывающего пучины, подъемкой пути на балласт, устройством накладных теплоизолирующих подушек или пенопластных покрытий, замена пучинистых грунтов ниже основной площадки врезными и комбинированными теплоизолирующими подушками
– укрепление грунтов пучинообразующего слоя химическим, электрохимическим и термическими методами.
43. Весенние пучинные просадки пути. Причины образования. Меры предупреждения просадок.
Весенние пучинные просадки пути связаны с деформацией верхнего слоя основной площадки земляного полотна в период оттаивания под воздействием поездных нагрузок.
Причины просадок – пучение глинистых грунтов (пучины более 40…50 мм) и резкое снижение их несущей способности при весеннем оттаивании. Часто участки пути с этой деформацией совпадают с развивающимися балластными корытами и ложами.
Меры предупреждения просадок пути:
В местах, где пучение связано с наличием грунтовых вод, применяют дренажи для перехвата и отвода воды.
На участках с затрудненным поверхностным стоком воды – возведение ЖБ лотков позволяет уменьшить или ликвидировать пучение грунта.
Применение подъемки пути на балласт или теплоизолирующих покрытий защищает пучинистые грунты от промерзания.
Укладка гидроизоляционного покрытия из пленочных материалов и геотекстиля в основании балластной призмы, а также меры по осушению балластных корыт и лож.
Источник
Пучины и способы ликвидации грунтовых пучин
Состав работ по среднему ремонту пути.
Средний ремонт пути— предназначен для оздоровления балластной призмы за счет сплошной очистки щебня на глубину 25-40 см.
Средний ремонт ж/д пути
При среднем ремонте пути выполняются следующие основные работы:
- смену или ремонт негодных шпал в объеме, исключающем необходимость их одиночной замены при текущем содержании в течение последующих двух лет;
- одиночную замену дефектных рельсов;
- оздоровление земляного полотна и щебёночного слоя
- одиночную замену дефектных скреплений;
- рихтовку кривых по расчету, выправку стрелочных переводов;
- ликвидацию пучин;
- ремонт водоотводных и укрепительных сооружений;
- ремонт переездов.
Весенние пучинные просадки — интенсивное нарастание местных искажении рельсовой колеи в продольном и поперечном профилях в результате осадок оттаивающих грунтов земляного полотна под поездными нагрузками на участках с пучинными горбами или большим равномерным пучением (как правило, более 40 -50 мм).
Рис. П.8.6. Весенние пучинные просадки: 1,2 — верх шпалы соответственно в конце зимы и весной после оттаивания грунтов; 3 — выпор грунта; 4 — основная площадка зимой; 5 — основная площадка после просадки; 6 — линзы льда 7- граница промерзания; 8 — глинистые грунты; Z -: глубина промерзания; hпп — высота пучинной просадки
Опознавательные признаки: просадки рельсовых нитей в период оттаивания грунтов; частые нарушения состояния пути по уровню и в профиле (толчки, перекосы); выжимание воды, а затем разжиженного грунта у граней шпал, в некоторых случаях появление бугров выпирания разжиженного грунта на обочинах и в междупутьях; смещение откосов и другие повреждения кюветов.
Причины возникновения: резкое снижение несущей способности оттаивающих грунтов на участках с интенсивным неравномерным и равномерным пучением; неудовлетворительный отвод грунтовых и поверхностных вод; неравномерное оттаивание грунта вдоль пути и под разными рельсовыми нитями; интенсивные атмосферные осадки, усиливающие деформацию пути
Неотложные меры: тщательный отвод воды от балластного слоя и с обочин; регулярная очистка кюветов и канав от загрязнителей, льда, снега с недопущением застоев воды; устранение отступлений пути по уровню и в профиле; при интенсивных расстройствах пути ограничение скоростей движения. Для предупреждения просадок необходимо полное устранение зимнего пучения грунтов и повышение их несущей способности по специальным проектам.
Эксплуатационные наблюдения: определение местоположения участка с весенними пучинными просадками; учет количества и видов работ, выполняемых при содержании пути; надзор за состоянием земляного полотна и его обустройств, особенно в период таяния снега, оттаивания грунта, прохождения паводков, выпадения атмосферных осадков.
Пучины — искажения положения рельсовых нитей в продольном и поперечном профилях в виде пучинных горбов, пучинных впадин, пучинных перепадов, требующие исправления пути и возникающие вследствие неравномерного вспучивания грунтов при промерзании. При оттаивании грунтов возможны весенние пучинные просадки.
Опознавательные признаки: деформации, возникающие в периоды промерзания и оттаивания грунтов; отступления в пути по уровню и в продольном профиле, вызывающие неспокойный ход поезда при движении по пучинному участку; зависание рельсов над шпалами вблизи пучинных неровностей; продольные трещины в снежном покрове, на поверхности откосной части балластной призмы, у концов шпал; при оттаивании грунта возникают просадки, перекосы, выплески, выпирание грунта при проходе поездов с выпучиванием обочин, откосов кюветов и канав, сдавливание лотков.
Рис. П.8.7. Пучины:
7,2 — верх шпалы соответственно осенью и в конце зимы; 3, 4 — основная площадка соответственно осенью и в конце зимы; 5 — построечное очертание основной площадки; 6 — линзы льда; 7 — граница промерзания; 8 — глинистые грунты; Z — глубина промерзали»; hп — высота пучинного горба
Причины возникновения: наличие неоднородных или неодинаково увлажненных грунтов основной площадки; увлажнение глинистых грунтов, слагающих основную площадку, вследствие наличия бессточных неровностей;
промерзания при наличии грунтовых вод и при запущенном состоянии водоотводов; неодинаковая глубина промерзания земляного полотна; неравномерное загрязнение и увлажнение балластного слоя.
Неотложные меры: усиленный надзор за состоянием пути в периоды роста пучин зимой и особенно при их спаде весной (вплоть до ежедневных осмотров); своевременное устранение отступлений от норм содержания рельсовой колеи с применением пучинных подкладок или подрельсовых прокладок (выправка пути на балласт применяется после оттаивания грунта); тщательное содержание водоотводных устройств (кюветов, канав, лотков, дренажей) с заблаговременной подготовкой к отводу воды в периоды длительных оттепелей и весеннего снеготаяния; в периоды быстрой осадки пучин при высокой температуре наружного воздуха и интенсивных атмосферных осадках возможно ограничение скорости движения поездов. После оседания пучин и прекращения просадок необходима выправка пути на балласт с изъятием пучинных подкладок.
Эксплуатационные наблюдения (визуальные и инструментальные): при визуальных зимних наблюдениях дорожный мастер и бригадир пути с помощью шаблона замеряют высоту поднятия головок рельсов за период между датами проведения наблюдений. Весной измеряют величины оседания рельсовой колеи. Результаты наблюдений записывают в книжках проверки пути. По визуальным наблюдениям определяют местоположение пучины (или пучинного участка), величины пучинных горбов (или впадин), скорости нарастания и оседания пучинных неровностей, измеряют толщины пучинных подкладок на каждой шпале. Итоги наблюдений за зимне-весенний период заносят в паспорта неустойчивых участков земляного полотна (форма ПУ-9) и ведомость учета пучин (форма ПУ-10).
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Основные способы ликвидации грунтовых пучин
Деформации, повреждения и разрушения
Земляное полотно (ЗП) — инженерное сооружение, рассчитанное на длительный срок службы. В нем могут возникать и накапливаться дефекты и деформации.
Дефекты являются следствием недоработок при проектировании ЗП, его защитных и укрепительных сооружений, нарушении технологии строительного процесса и временной эксплуатации железнодорожных линий, неудовлетворительного текущего содержания и ремонтов железнодорожного пути.
Деформации ЗП возникают в следующих случаях: при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно сооружено, несоответствии мощности верхнего строения пути (ВСП) нагрузкам от подвижного состава, при недостаточной защите грунтов ЗП от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов.
Классификация наиболее распространенных дефектов и деформаций земляного полотна
Основная площадка ЗП
· Термокарстовые понижения и провалы на мари и земляном полотне
· Весенние пучинные просадки
· Пучинные горбы над «холодным трубопроводом»
· Обрушения крутых откосов выемок в лессовых грунтах
· Размывы откосов контрбанкетов и берм
· Сплывы откосов выемок
· Сплывы откосов насыпей
· Ополpание откосов насыпей
· Сплывы откосных частей насыпей над пересекающими их термотрассами
· Оползание рыхлых отложений по контакту со скальными породами
Тело и основание ЗП
· Оседание насыпи вследствие уплотнения слагающих ее грунтов
· Осадка и расползание насыпей на оттаивающих вечномерзлых грунтах
· Сдвиг (сползание) насыпи или ее низовой части по наклонному основанию
· Смещение насыпи, расположенной на куруме
· Суффиозное разрушение откосных частей ЗП
· Оседание насыпи вследствие уплотнения грунтов основания
· Оседание насыпи вследствие выпирания грунтов основания
· Выпирание грунтов в выемке
· Провалы насыпей на торфяных болотах
· Провалы ЗП на закарстованных территориях
Повреждения ЗП в местах его взаимодействия с инородными конструкциями
· Осадки ОПЗП над трубопроводными пересечениями
· Нарушение отвода поверхностных вод у пассажирских платформ и погрузочно-выгрузочных площадок
· Повреждения приоткосных частей ЗП в местах прокладки кабелей
· Оседание ЗП над шахтными разработками
· Длительное оседание насыпей на подходах к мостам и водопропускным трубам
Повреждения и разрушения ЗП, подверженных неблагоприятным природным воздействиям
- Песчаные заносы
- Развеивание песчаных откосов в пустынях и полупустынях
- Размывы подтопляемых откосов ЗП
- Размывы открытых водоотводов
- Понижения и эаплывания водоотводов ЗП на вечномерpлых грунтах
- Заиливание кюветов и канав
- Подмыв берега моря вблизи ЗП, защитных и укрепительных сооружений
- Подмыв основания ЗП водными потоками
- Оврагообраэования
- Завалы пути селевыми отложениями
- Загромождения пути и подмостовых отверстий наледями
- Повреждения ЗП при наводнениях
- Повреждения ЗП при землетрясениях
Дефекты ЗП при строительстве дополнительных путей
|
Балластное корыто (БК) — отдельно возникающее под шпалами углубление в глинистых грунтах, слагающих ОПЗП, заполненное балластными материалами .
Основные признаки БК:
Причины возникновения БК:
- просадки пути,
- толчки,
- перекосы,
- разжижение и выплески балласта,
- трещины на поверхности балластного слоя.
- понижение несущей способности грунтов вследствие их переувлажнения,
- неудовлетворительное состояние балластной призмы ЗП и водоотводных устройств,
- наличие слабых или недостаточно уплотненных грунтов ОПЗП,
- наличие пучин и пучинных просадок.
Мероприятия по устранению БК:
- осушение разжиженной зоны балластной призмы,
- устранение неисправностей верхнего строения пути,
- восстановление водоотведения по кюветам, лоткам, канавам, дренажам.
Балластное ложе — общие под несколькими шпалами углубления в глинистых грунтах, слагающих ОПЗП, заполненные балластными материалами и вытянутые вдоль пути.
Основные признаки балластного ложе:
Причины возникновения балластного ложе:
- просадка пути,
- толчки,
- перекосы,
- выпирание грунтов на междупутье,
- разжижение и выплески балласта,
- трещины на поверхности балластного слоя,
- трещины на откосах и обочинах.
- понижение несущей способности грунтов вследствие их переувлажнения при неудовлетворительном состоянии балластной призмы, ЗП и водоотводных устройств,
- поступление воды в насыпь или нулевое место со стороны выемки,
- наличие слабых или недостаточно уплотненных грунтов в зоне ОПЗП,
- недостаточная толщина балластного слоя,
- применение непригодных грунтов,
- неправильное расположение грунтовых слоев при возведении насыпи или оставление слабых грунтов под балластной призмой в выемках и нулевых местах,
- наличие пучин и пучинных просадок.
Контакт балластных материалов и глинистых грунтов
Мероприятия по ликвидации балластного ложе
- устранение неисправностей верхнего строения пути,
- отвод воды от балластной призмы, при наличии грунтовых вод, поступления воды из выемки по балластному ложу-каптаж ключей, устройство прорезей, преградителей, восстановление дренажей, лотков, канав, осушение грунтов ОПЗП односторонними или двусторонними прорезями со срезкой глинистых бортов при капитальном и среднем ремонте пути,
- полная вырезка поврежденной части ОПЗП.
Балластный мешок (БМ) — изолированные значительные углубления в глинистых грунтах, слагающих ОПЗП, заполненных балластными материалами.
Основные признаки БМ:
- частое возникновение коротких просадок пути на одном и том же коротком участке (зимой — пучинная впадина, весной — выплески и разжижения),
- трещины на откосах ЗП и на водоотводах,
- различная растительность на участке БМ и на прилегающих к нему устойчивых участках.
Причины возникновения БМ:
- неправильное расположение разнородных грунтов при сооружении ЗП или устранении
- возникавших повреждений и разрушений,
- нарушение технических требований проектов при заполнении траншей и котлованов при прокладке трубопроводов, линий связи, водопропускных сооружений в теле ЗП,
- многократные исправления резких коротких просадок пути посредством подъемок на балласт
- при устранении деформаций ЗП на слабых основаниях интенсивного пучения и весенних
- пучинных просадок.
Мероприятия по ликвидации БМ:
- незамедлительное устранение неисправностей пути,
- отведение пути от места неисправности пути с устранением застоев в канавах,
- заделка трещин на поверхности откосов, в канавах и кюветах .
Построечный поперечный профиль
Выпирание грунта из-за образования балластного мешка
Контакт балластных материалов и глинистых грунтов
Балластные гнезда — балластные ложа или мешки, имеющие один или несколько отростков, заполненные балластными материалами.
Основные признаки БГ:
Причины возникновения БГ:
- просадки пути,
- толчки,
- перекосы,
- разжижение и выплески балласта,
- трещины на откосах и обочинах,
- трещины на поверхности балластного слоя,
- выпирание грунтов на междупутья, в кюветы,
- образование на откосах потеков грунта, смешанного с песком,
- выпучивание откосов насыпей.
- неправильное расположение грунтов различной водопроницаемости при строительстве дороги,
- при постройке вторых путей,
- укладка глинистых грунтов поверх песчаных,
- оставление непереустроенных канав, заполненных балластными материалами при развитии
- станций, уширении междупутий, укладке стрелочных съездов,
- неправильное восстановление ЗП после разрушений с использованием непригодных грунтов,
- неудовлетворительное текущее содержание пути в течение длительного времени на участках с пучинами, весенними пучинными просадками, сезонными разжижениями грунтов.
Контакт балластных материалов и глинистых грунтов
Мероприятия по ликвидации балластного гнезда
- Устранение разжижения балластного слоя, выправка пути
- Устранение застоев воды на поверхности ОПЗП, в балластных мешках и гнездах
- Выпуск воды из мест наружного и внутреннего застоя
- Приведение верхнего строения пути к типу, соответствующему условиям эксплуатации линии
- Подъемка пути на балласт или замена слабых грунтов ОПЗП
- БГ осушают устройством поперечных прорезей с заполнением их дренирующим грунтом (крупнозернистый песок)
Отмостка откоса для выпуска воды из прорези
Расстояние от верха балластной призмы до дна
Поперечные дренажные прорези закладывают на глубину не менее чем на 0,2 м ниже дна балластного ложа, балластного мешка, балластного гнезда.
По дну прорезей придают уклон в насыпях не менее 0,1 м, а в выемках 0,05 для отвода воды.
Термокарстовые понижения и провалы на мари и земляном полотне
Термокарстовые понижения и провалы на мари и ЗП — искажения очертания поверхности за счет вытаивания ледяных включений при оттаивании вечномерэлых грунтов.
- понижения и провалы на мари и различных элементах ЗП — обочинах, откосах, кюветах, нагорных и водоотводных канавах в пределах насыпей, нулевых мест и выемок,
- застои воды в водоотводах, у подошвы откосов насыпей, в подмостовом пространстве, перед трубами.
- оттаивание вечной мерзлоты и осадка грунта вследствие вытаивания ледяных включений как следствие возведения ЗП,
- нарушение естественного растительного покрова и его засыпка минеральным грунтом, изменения сложившегося стока воды на местности.
Мероприятия по ликвидации:
- рекультивация мари путем заполнения термокарстовых понижений и провалов торфом,
- заторфованным суглинком или древесными отходами, использование минерального грунта для заполнения запрещается,
- отвод воды путем укладки дрен на глубине 0,2 м из свернутого в рулон нетканого материала шириной полосы 1 м вдоль подошвы откоса насыпи, поперек пути в подмостовом пространстве и с низовой стороны моста на протяжении 2 м,
- устройство из камня фильтрующих прорезей, обернутых нетканым материалом,
- заполнение понижений и провалов в теле ЗП торфогрунтовой смесью.
Термокарстовое понижение у подошвы откоса насыпи
Верхняя граница вечной мерзлоты
Определение пучин и их разновидность
Пучины — искажения положения рельсовых нитей в продольном и поперечном профилях в виде:
По характеру искажения положения рельсовых нитей пучины делят на:
- прямые — искажения в одном месте на обеих рельсовых нитях;
- косые — искажение на одной нити несколько сдвинуто от искажения на другой рельсовой нити;
- односторонние — искажение только на одной рельсовой нити.
Пучины в зависимости от местоположения пучинообразующего слоя делятся на балластные и грунтовые.
Зимнее положение пути
Летнее положение пути
Грунтовые пучины делятся на 3 вида:
1. Пучины, возникающие при промерзании грунтов верхней части земляного полотна после промерзания балластного слоя и растущие в течение первой половины зимы. Пучины этого вида характерны для участков, где грунты основной площадки переувлажняются из-за наличия балластных корыт, лож и т.д.
2. Пучины, образующиеся при промерзании грунтов всей замерзающей зоны и растущие до конца зимы.
3. Пучины, появляющиеся при промерзании грунтов нижней части замерзающие зоны и растущие в течение второй половины зимы. Эти пучины характерны для участков, где слой старых балластных материалов под балластной призмой имеет большую толщину.
Причины грунтовых пучин
Причиной грунтовых пучин является замерзание воды в грунтах и увеличения объема в дренирующих грунтах на 9 %. В пучащих грунтах (супеси, суглинки, глины) объем вспучивания грунта увеличивается в 2 раза по сравнению с дренирующими грунтами. Это связано с тем, что в процессе замерзания влажность пучащих грунтов увеличивается в 2 раза за счет подсасывания воды из нижних слоев. Таким образом, чем толще слой пучащего грунта, тем больше высота пучинного горба в данном месте.
Грунтовые пучины появляются преимущественно в выемках и нулевых местах, когда балластный слой уже замерз и начинает замерзать земляное полотно. Они продолжают увеличиваться до тех пор, пока возрастает глубина промерзания грунта, так как процесс постепенного поступления воды в промерзающий слой из нижних, еще не замерзших слоев и последующего превращения её в лед продолжается в течение всего периода промерзания. Грунтовые пучины достигают высоты 10 — 15 см, а в отдельных случаях 20 см и более. Высота грунтовых пучин тем больше, чем медленнее происходит процесс промерзания грунта на полную глубину. В конце весны или начале лета грунтовые пучины быстро спадают.
Способы ликвидации грунтовых пучин
Первая группа способов ликвидации грунтовых пучин
Первая группа этих способов состоит в том, чтобы пучащий грунт, расположенный под основную площадку земляного полотна вывести из зоны промерзания. Для этого осуществляют подъемку пути либо на балласт, либо на противопучинную подушку, а затем на балласт. В этом случае имеется возможность сохранить существующий балластный слой, механизировать работы по ликвидации пучин.
Вторая группа способов ликвидации грунтовых пучин
Вторая группа способов ликвидации грунтовых пучин связана с осушением пучащих грунтов. Осушение грунтов на пучинистых участках должен обеспечить перехват дренажными сооружениями водоносного горизонта, питающего грунты, или понизить уровень грунтовых вод, выводя капиллярную зону из зоны промерзания. В основном используют подкюветные или закюветные дренажи.
Третья группа способов ликвидации грунтовых пучин
К третьей группе способов ликвидации пучин относят замену пучащего грунта дренирующим.
Четвертая группа способов ликвидации грунтовых пучин
Четвертая группа способов ликвидации грунтовых пучин — с использованием пенопласта, пенополистирола и геотекстиля как теплоизолятора. Пенопласты -материалы с системой не сообщающихся друг с другом ячеек, содержащих газ. Жесткие пенопласты в форме плит, изготовленные по прессовому методу, можно укладывать в любых гидрогеологических и климатических условиях. Пенопласты, изготовленные по беспрессовому методу, обычно применяют в районах сезонного промерзания при залегании грунтовых вод на глубине в 1,5 раза больше глубины промерзания.
Балластные пучины образуются при наличии углублений в основной площадке ЗП, загрязненного балластного слоя, запущенности кюветов, лотков и водоотводных канав. Они появляются сразу с наступлением морозов и достигают высоты 20-40 мм. В начале весны балластные пучины быстро спадают.
Борьба с балластными пучинами сводится к очистке щебеночного и замене песчано-гравийного загрязненного балласта, срезке обочин, осушению балластных корыт и лож, подъемке пути на балласт при достаточной его толщине, устранению неровностей основной площадки, сложенной глинистыми грунтами.
- Какие бывают деформации земляного полотна?
- Какие способы лечения применяют при деформациях основной площадки?
- Каковы причины возникновения пучин? Способы ликвидации.
Источник
