СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ НАСЫПИ УДЕРЖИВАЮЩИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ ИЗ СТАЛЬНЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ЛИСТОВ
METHOD FOR STABILISATION OF EMBANKMENT WITH RETAINING STRUCTURES FROM STEEL CORRUGATED SHEETS

Изобретение относится к способам стабилизации земляного полотна, а именно к способам стабилизации железнодорожной насыпи.
Из уровня техники известен способ укрепления откосов насыпного земляного сооружения, описанный в авторском свидетельстве SU 773204 А1, 23.10.1980. В известном способе обжимают тело сооружения стягиваемыми упругими связями, концы упругих связей заанкеривают в плиты, которые укладывают на основание по обеим сторонам земляного сооружения перед его возведением. Однако такой способ стабилизации насыпи является предварительной мерой обеспечения стабилизации насыпи и не позволяет производить стабилизацию уже существующей насыпи.
Из уровня техники известно устройство для удержания грунтового откоса насыпи от сдвига, описанное в авторском свидетельстве SU 996637 А1, 15.02.1983. Известное устройство реализует способ стабилизации земляного полотна, в котором устанавливают в грунт основания насыпи сваю с размещенными на ней верхней и нижней винтовыми лопастями. Однако такой способ стабилизации насыпи не обеспечивает необходимого коэффициента устойчивости.
Из уровня техники известно устройство для укрепления откосов, описанное в авторском свидетельстве SU 1578263 А1, 15.07.1990. Известное устройство реализует способ стабилизации земляного полотна, в котором балки или плиты, уложенные на поверхности откоса, жестко объединяют со сваями, забитыми в основание откоса, путем объединения на сварке выпусков арматуры балки или плиты и сваи и омоноличивания стыка, причем на длине балки или плиты прикрывают потенциально неустойчивую зону откоса. Однако такой способ стабилизации насыпи является локальным и также не обеспечивает необходимого коэффициента устойчивости.
В качестве прототипа принято покрытие откосов гидротехнических сооружений, описанное в авторском свидетельстве SU 1147814 А1, 30.03.1985. Известное устройство реализует способ стабилизации земляного полотна, в котором в отверстие плиты устанавливают жесткую вставку зубчатой формы, продольная ось которой параллельна оси плиты, и эластичный гофрированный лист соосно продольной оси вставки, причем ось впадины зуба совпадает с вертикальной осью вставки, а концы листа заанкерены в теле вставки, при этом гофрированная часть листа заключена в защитную оболочку, заполненную вязкой жидкостью. Однако такой способ стабилизации насыпи привязан к покрытию откоса, поскольку гофрированные листы вставляются в отверстия плиты, выполняющей функцию покрытия откоса.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в стабилизации насыпи по всей высоте земляного полотна за счет предупреждения сплыва и сползания откосов с достижением необходимого значения коэффициента устойчивости (отношения расчетных значений удерживающих сил к расчетным сдвигающим силам).
Заявленное изобретение обеспечивает получение технических результатов, направленных на повышение стабилизации насыпи по всей высоте земляного полотна, на повышение производительности работ по стабилизации насыпи при машинизированном выполнении операций по устройству удерживающих конструкций, на уширение насыпи по верху с обеспечением обочины необходимой ширины.
Способ стабилизации насыпи удерживающими конструкциями из стальных гофрированных листов согласно изобретению заключается в том, что стальные гофрированные листы погружают с полевой стороны (сторон) в грунт в пределах обочин путем вибрационного воздействия на упомянутые листы, погружение осуществляют вертикально под углом к продольной оси насыпи, между листами оставляют разрывы, гофрированные листы по верху объединяют связями, в местах разрывов к связям устанавливают вертикальное ограждение, удерживающее грунт и обеспечивающее в этом месте обочину необходимой ширины.
На фиг.1 изображена схема гофрированного элемента (листа).
На фиг.2 - схема гофр 150×50 мм.
На фиг.3 - схема удерживающей конструкции, где:
а) профиль,
б) план с расположением листов через 3 м (вариант 1),
в) план с расположением листов через 5 м (вариант 2),
1 - гофрированный лист,
2 - связь листов поверху.
На фиг.4 - схема удерживающей конструкции с двойным рядом гофрированных листов, где:
а) профиль,
б) план,
1 - гофрированный лист,
2 - связь листов поверху.
Стальные оцинкованные гофрированные листы, соединенные между собой болтами, закрепляют в вибраторе машины для погружения фундаментов опор контактной сети. Перед погружением гофрированные листы ориентируют вертикально под углом к продольной оси пути, затем гофрированные листы погружают в грунт на необходимую глубину, определяемую расчетом.
Устойчивость эксплуатируемых насыпей рассчитывают с учетом особенностей формирования зоны деформаций:
1) наличия трещин у полевых концов шпал и сплыв откоса практически с вертикальной стенкой отрыва до 2-3 м по борту балластного ложа;
2) потери устойчивости балластного шлейфа.
В соответствии с этим расчетные схемы проверки устойчивости предусматривают смещение неустойчивой части насыпи соответственно:
1) по ломаной поверхности скольжения;
2) по подошве балластного шлейфа.
Верх гофрированных листов размещают вне зоны действия рабочих органов путевых машин, гофрированные листы по верху объединяют между собой связями, в местах разрывов между листами при необходимости устраивают вертикальное ограждение и производят засыпку этих мест грунтом для расширения насыпи по верху и создания обочины.
В удерживающих конструкциях используют гофрированные элементы - стальные оцинкованные листы. Размер листов составляет 1800×2000×5 мм (фиг.1). Масса одного гофрированного листа указанного размера составляет 180 кг.
Для гофрированных листов используют сталь марки 09Г2 ГОСТ 17066-94. Эта сталь может применятся при температуре - 50°С.
Гофры размером 150×50 мм выполнены в соответствии с фиг.2.
В листах устраиваются отверстия, листы соединяются между собой внахлест. Для соединения используют детали крепления: болт М20 и гайка М20 со специальной плоскосферической шайбой.
Минимальная толщина цинкового защитного антикоррозийного покрытия листов составляет 80 мкм.
Детали крепления оцинкованы гальваническим способом, толщина покрытия равна 26-30 мкм.
Для связей между гофрированными листами в удерживающей конструкции используют швеллер высотой не менее 200 мм. Допускается использование негодных для укладки в путь рельсов типа не ниже Р43.
Для засыпки удерживающей конструкции с целью уширения основной площадки применяют песок (средней крупности, крупный, гравелистый), песчано-гравийную смесь или щебень.
Погружение гофрированных листов при устройстве удерживающих конструкций производится с использованием машины МС-1 для вибропогружения свайных фундаментов опор контактной сети.
Погружение осуществляется с помощью вибратора машины, в котором закрепляется (взамен фундамента опоры) погружаемый в земляное полотно гофрированный элемент.
Для закрепления гофрированных листов в вибраторе машины МС-1 используют устройство, которое зажимается в нижней части вибратора с помощью гидравлических домкратов. Его выполняют из рельсов Р65, стальных листов и уголка.
Удерживающие конструкции из гофрированных элементов, устраиваемые для предупреждения и устранения аварийных способов откосов насыпей, повышения их устойчивости и доведения геометрических размеров до нормируемых значений, выполняют в соответствии со следующими требованиями.
Удерживающие конструкции на насыпи устраивают по схеме, указанной на фиг.3. При необходимости обеспечения стабильности откосов с обеих сторон насыпи аналогичную конструкцию предусматривают на другом откосе.
Гофрированные листы в удерживающей конструкции располагают друг от друга на расстоянии 3 м в первом варианте и на расстоянии 5 м во втором варианте (фиг.3).
Удерживающую конструкцию по варианту 1 следует устраивать при коэффициенте устойчивости K<1,2 и по варианту 2 при 1,2≤K≤1,3.
Гофрированные листы располагают под углом 20° к продольной оси пути. При этом расстояние от оси пути до одного края гофрированного листа составляет 2,8 м и до другого - 3,4 м. При необходимости это расстояние может быть увеличено и принято равным соответственно 3,3 и 3,9 м.
Верх гофрированных листов размещают на 0,45 м ниже подошвы шпал для обеспечения возможности работы путевых машин. От указанного уровня листы погружают на необходимую глубину.
Гофрированные листы в удерживающей конструкции объединяют поверху связями, которые располагают по краям листов (конструкции). Для связей используют швеллеры или негодные для укладки в путь рельсы, которые объединяют с листами.
В зависимости от местных условий (ширина обочины, крутизна откоса) взамен одной из продольных связей, показанных на фиг.3, устраивают связи между ближайшими краями двух соседних листов. Соединение связей с листами осуществляют с помощью двух стержней арматуры диаметром 20 мм, пропускаемых в отверстие верхней части листа и привариваемых к связям. Эти два стержня дополнительно соединяются между собой двумя другими стержнями арматуры.
В случае невозможности выполнить погружение гофрированного листа на необходимую глубину этот лист извлекают из грунта и погружение выполняют на месте следующего по порядку листа.
Погружение гофрированных листов осуществляют, ориентируя гофры вертикально.
Протяженность участка стабилизации откосов насыпи удерживающими конструкциями устанавливают по данным инженерно-геологического обследования. Конструкцию устраивают в пределах деформирующегося (неустойчивого) участка и за его пределами по 20 м с каждой стороны.
При невозможности обеспечить стабильность откоса за счет одного ряда удерживающих конструкций, определяемой на основании расчета и данных инженерно-геологического обследования, назначают устройство второго ряда этих конструкций, предусматривая расстояние от оси пути до краев гофрированных листов, равное 5,4 и 6,0 м (фиг.4). При этом верх гофрированных листов располагают на уровне откоса или выше его поверхности, но не ниже 2 м от уровня головки рельсов. Ближний к пути ряд гофрированных листов размещают в соответствии со схемой (фиг.3), где расстояние от оси пути до края листов равно 2,8 и 3,4 м.
Удерживающие конструкции, устраиваемые с целью уширения земляного полотна поверху, назначают при расстоянии от оси пути до бровки менее 3,4 м.
В пределах удерживающих конструкций предусматривают их засыпку песком, песчано-гравийной смесью или щебнем.
Таким образом, при использовании заявленного изобретения повышается стабилизация насыпи по всей высоте земляного полотна, повышается производительность работ по стабилизации насыпи и обеспечивается обочина необходимой ширины.