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
Деформации земляного полотна
Деформации земляного полотна, пучины грунтов приводят к непоправимым последствиям. Рассмотрим изнутри деформации земляного полотна.
Свойства грунтов зависят от их внутреннего состояния и взаимодействия с окружающей средой.
Грунты земляного полотна, воспринимающие нагрузку от собственного веса и проходящих поездов, подвергаются изменениям в процессе эксплуатации. В них постоянно происходят сложные физико-химические процессы, часть которых приводит к остаточным деформациям отдельных элементов или земляного полотна в целом.
Деформации земляного полотна по мере их развития могут приводить к ограничению скорости движения поездов, нарушению графика движения поездов и угрозе безопасности движения.
Повреждения — местные нарушения элементов земляного полотна при сохранении общей его целостности.
Разрушения земляного полотна — нарушение его целостности оползнями, провалами, размывом и т.п.
Участки земляного полотна с развивающимися деформациями или повреждениями называются неустойчивыми.
Разрушения, повреждения и деформации земляного полотна классифицируются по пяти группам:
I — повреждения и деформации основной площадки земляного полотна; II — повреждения откосов земляного полотна;
III — разрушения и повреждения тела земляного полотна;
IV — разрушения и повреждения основания земляного полотна;
V — разрушения и повреждения земляного полотна, которое подверженно неблагоприятным воздействиям природы
Повреждения и деформации основной площадки земляного полотна. К ним относятся балластные корыта, балластные ложа, балластные мешки, балластные гнезда, весенние пучинные просадки, пучины.
Балластные корыта — отдельно возникающие под основанием шпал, углубления в глинистых грунтах, слагающих основную площадку, заполненные балластом. В большинстве своем эти повреждения развиваются при эксплуатации пути, имеющего недостаточную толщину балластного слоя, слабую степень уплотнения грунта основной площадки, а также в результате того, что основной площадке перед балластировкой не были приданы планировкой установленные уклоны.
Балластные корыта образовываются и вследствие избыточного увлажнения грунтов основной площадки из-за загрязнения водоотводов, засоренности балласта, скопления на обочинах снятого с пути загрязнённого балласта, препятствующего стоку воды с основной площадки, и еще при наличии ослабленных грунтов в основной площадке.
Балластные ложа — общие под несколькими шпалами углубления в глинистых грунтах, слагающих основную площадку, вытянутые вдоль пути и заполненные балластными материалами . Балластное ложе может образоваться и при нормальной толщине балластного слоя в случаях малой плотности и недостающей несущей способности основной площадки.
Балластные мешки — изолированные значительные углубления в глинистых грунтах, слагающих основную площадку и тело земляного полотна, заполненные балластными материалами. Мешки возникают в отдельных податливых местах, особенно в местах, где в процессе строительства были беспорядочно отсыпаны разнородные грунты или допущена разная степень их уплотнения.
Балластные гнезда — балластные ложа или мешки, имеющие один или несколько отростков, заполненных балластными материалами.
Опознавательными признаками приведённых повреждений, по которым можно установить их наличие в земляном полотне, являются просадки пути, толчки, перекосы, которые требуют частого исправления пути, выплески и разжижение балласта, трещины на поверхности балластного слоя, выпирания грунтов на междупутья и в кюветы, образовавшиеся на откосах потёки грунта, смешанного с песком, вспучивание откосов насыпей и т. п.
Мероприятия по ликвидации балластных углублений и их вредного влияния на путь зависят от причин, размеров и формы повреждений.
В тех случаях, когда углубления в основной площадке образовались вследствие выдавливания переувлажнённого грунта, возможно, сменить его на дренирующий. В зависимости от формы основной площадки, повреждённой балластными корытами и ложами, делают или снятие только бортов, или полную вырезку с заменой грунта на основной площадке дренирующим грунтом.
В некоторых случаях может оказаться достаточной и одностороннее снятие борта. Борта балластных корыт и лож снимают на глубину не менее 0,15…0,2 м ниже их дна с дальнейшим расчётом полного выпуска воды. Балластные ложа и отдельные углубления основной площадки (особенно балластные мешки и гнезда) осушают с устройством поперечных прорезей и заполняют их дренирующим грунтом. В виде заполнителя прорези применяют крупнозернистый песок.
Поперечные дренажные прорези требуется закладывать на глубину не менее чем на 0,2 м ниже дна ложа, гнезда или мешка. В местах, где грунты насыщены водой ниже дна, прорези требуется закладывать на глубину не менее чем на 0,2м ниже слоя грунтов с повышенной влажностью.
Для отвода воды из поперечных дренажных прорезей им придают уклон по дну: в насыпях не менее 0,1, а в выемках 0,05. Из поперечных дренажных прорезей воду выпускают в сторону, противоположную ожидаемой присыпке второго пути: в насыпях — на откос насыпи, а в выемках — в водоотводные сооружения (углубленные кюветы, лотки, подкюветные дренажи).
Сплошную вырезку балластных корыт и лож экономически целесообразно производить при капитальном и среднем ремонтах пути.
Пучины представляют собой искажения положения рельсовых нитей в продольном и поперечном профилях в виде пучинных горбов, пучинных впадин и пучинных перепадов. Пучины образуются вследствие сезонного промерзания грунтов и льдообразования в зоне сезонного промерзания.
По характеру искажения положения рельсовых нитей пучины разделяют на прямые (искажения в одном месте пути на обеих нитях), косые (искажения на одной нити несколько сдвинуто относительно искажения на другой). И односторонние (искажения только по одной рельсовой нити).
В зависимости от месторасположения пучинообразующего слоя пучины делятся на грунтовые и балластные. При грунтовых пучинах зона пучинообразования находится в земляном полотне, а при балластных в пределах балластного слоя.
Причиной возникновения балластных пучин — скопление воды в балластном слое из-за его засоренности, наличия углублений грязи между щебёночным и песчаным слоем балласта, засоренности песчаной подушки, увеличенной обочины из засорителей которые в свою очередь мешают стоку воды из балластного слоя.
Балластные пучины возникают в начале зимы; высота (или глубина) их около 50 мм. В начале весны балластные пучины быстро спадают. Борьба с балластными пучинами заключается в очистке щебеночного и замене гравийно-песчаного загрязнённого балласта, срезке обочин, осушении балластных лож и корыт, подъёмке пути на балласт при недостаточной его толщине, устранении неровностей основной площадки, сложенной глинистыми грунтами, с приданием ей поперечных уклонов.
Грунтовые пучины разделяют на следующие три вида:
I— 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 др.;
II— пучины, образующиеся при промерзании грунтов всей замерзающей зоны и растущие до конца зимы;
III— пучины, появляющиеся при промерзании грунтов нижней части замерзающей зоны и растущие в течение второй половины зимы.
Эти пучины характерны для участков, где под балластной призмой залегают тонкодисперсные глинистые и суглинистые грунты земляного полотна или залегает толща старых загрязнённых балластных материалов.
Причиной грунтовых пучин является замерзание воды в пучинистых грунтах (глины, суглинки, супеси, пылеватые мелкие пески). В процессе роста глубины промерзания увлажненность этих грунтов из-за поступающей воды снизу увеличивается по сравнению с влажностью, оставшейся с начала зимы.
При этом оказывает влияние, и свойство воды увеличивать при замерзании свой объем на 9%.
Источник
