Возведения железнодорожного земляного полотна (стр. 2 )

На продольном профиле определяются границы участков разработки грунта (выемки) и отсыпки грунта (насыпи). Границами участков могут быть места перехода выемок в насыпи или насыпей в выемки (нулевые точки), искусственные сооружения (мосты), места изменений крутизны откосов, места начала и конца кривых частей пути с радиусом, вызывающим уширение земляного полотна.

3.1 Определение местоположения нулевых точек

Расстояние от ближайшего пикета до нулевой точки определяется из подобия треугольников рис. 2.

Рис. 2. Схема к определению местоположения нулевых точек

откуда (1)

где X – расстояние от левого пикета, до нулевой точки, м;

L – расстояние между ПК 5 и 6, м.;

H1 и H2 – рабочие отметки выемки и насыпи на ПК 5 и 6, между которыми находится нулевая точка, м.

3.2 Определение места изменения крутизны откосов

Крутизну откосов насыпей и выемок назначают в зависимости от вида грунта, высоты насыпи и глубины выемки.

Согласно [2] крутизна откосов земляного полотна может меняться в местах перехода высоты насыпи до 6 м и от 6 до 12 м.

Пикетные значения мест изменения крутизны откосов определяются следующим образом рис. 3.

Рис. 3. Схема к определению пикетных значений,

точек изменения крутизны откосов земляного полотна

(2)

где H1 и H2 – известные отметки граничных сечений, м;

X – расстояние от ближайшего пикета, до точки изменения крутизны откоса, м;

L – расстояние между пикетами, м.

3.3 Определение точек расположения задних граней устоев моста

и рабочих отметок насыпи в этих точках

Границы мостов, в пределах которых не производится подсчет объемов земляных работ, определяются только для сооружений с пролетом более 10 м. Расстояние L м (рис. 4, а), между задними гранями устоев моста определяется по схеме моста [9].

При отсутствии названных схем пикетные значения определяются по заданному продольному профилю, где указаны пикетное значение оси моста и его отверстие.

По этим данным определяется положение передних граней левого и правого устоев моста:

для левого устоя ПК (3)

для правого устоя ПК (4)

где ПK – пикетное значение оси моста;

l – отверстие моста, м.

Расстояние от передней грани устоя до задней – величина заложения конуса. Она определяется как сумма горизонтальных заложений откосов конусов в плоскости боковой грани устоя и протяжения части земляного полотна – X, заходящего за заднюю грань устоя (рис. 4, б).

Рис. 4. Схема к расчету моста: а) общий вид; б) расчет величины заложения конуса

Откосы конусов насыпи в плоскости сопряжения с боковыми гранями устоев мостов или в направлении продольной оси земляного полотна должны иметь уклоны (см. рис. 4, б). На высоту до 6 м ниже бровки насыпи – не круче 1:1,25; на высоту следующих 6 м не круче 1:1,5 и свыше 12 м – не менее 1:1,75 [11].

При высоте насыпи свыше 6 м часть земляного полотна, заходящая за устой на уровне бровки (в нашем случае X) должна быть не менее 1 м.

Таким образом, положение задней грани левого устоя моста (см. рис 4, а, б) можно определить по формуле:

(5)

Аналогично определяется положение задней грани правого устоя. Границы между задними гранями устоев можно ориентировочно определить по следующим формулам:

при высоте насыпи до 6 м (6)

при высоте насыпи до 12 м (7)

где Н1 + Н2 – сумма рабочих отметок насыпи у задних граней устоев моста, м.

Рабочие отметки задних граней устоев Н1 и Н2 определяются из выражения (2).

3.4 Определение уширения земляного полотна

Земляное полотно на подходах к большим мостам (Lм > 100 м) уширяется на 1,0 м на протяжении 10 м, считая от задней грани устоя, а на последующих 15 м осуществляется постепенный переход до нормативной ширины (рис. 5).

Уширение земляного полотна в кривых участках пути производится с наружной стороны кривой в зависимости от категории линии и величины радиуса кривой согласно [2].

Рис. 5. Схема уширения земляного полотна на подходах к мосту

4 ВЫБОР ТИПОВОГО ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ

Согласно данным обработки продольного профиля и требованиям к конструкции земляного полотна [2] назначается поперечный профиль выемки и насыпи.

Поперечные профили являются основным документом для подсчетов объемов земляных работ.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Подсчет объемов земляных работ производится отдельно для насыпей и для выемок на каждом пикете.

Объем работ на участках между переломами профиля при поперечных уклонах определяется по формуле русского инженера .

, (8)

где H1 и H2 – рабочие отметки начала и конца пикета насыпи или выемки, м;

m – показатель крутизны откоса;

B – ширина основной площадки земляного полотна, м.;

Fср – площадь среднего сечения, находящегося между смежными поперечными профилями на одинаковом расстоянии, м2.

. (9)

Первое слагаемое в формуле (9) называется основным объемом, второе слагаемое – поправкой.

Поправку следует вводить для случаев, когда разность рабочих отметок сечений H1 – H2 > 0,5 м и расстояние между сечениями l > 50 м.

Сокращенная формула без поправки принимает вид:

. (10)

Формулой (10) пользуются при частых переломах продольного профиля.

При выполнении курсового проекта основные объемы земляных работ можно подсчитывать по данным с учетом зависимости от ширины основной площадки земляного полотна.

После определения основных объемов подсчитываются поправки, учитывающие увеличение объемов земляных работ на участках, расположенных на косогорах и в кривых с радиусами, вызывающими уширение земляного полотна. Подсчет объемов земляных работ удобно вести в табличной форме.

5.1 Подсчет объемов с учетом косогорности

По сравнению с объемом, определенным для местности без поперечного уклона, на косогоре с однообразным уклоном 1: n объем земляного полотна увеличивается более чем 2 %. Поэтому требуется введение поправки.

Дополнительный объем на косогоре определяется по формуле:

, м3 , (11)

где V – основной объем насыпи или выемки, м3;

K – коэффициент косогорности;

S – дополнительная площадь, м;

L – длина насыпи или выемки, м.

, (12)

где m – показатель крутизны откоса, m = 1,5;

n – показатель крутизны косогора.

Величина площади S для насыпи зависит от ширины земляного полотна B, наличия сливной призмы и ее размеров (рис. 6 а).

Для выемки площадь S больше, так как учитываются кюветы и закюветные полки (рис. 6 б).

Для насыпи: , м2, (13)

где B – ширина основной площадки земляного полотна, м;

w0 – площадь сливной призмы, м2.

Для выемки: , м2 , (14)

где w1 – площадь кювета, м2.

Рис. 6. Схема к определению площади поперечного сечения и объема земляного полотна на косогоре:

а) поперечное сечение насыпи; б) поперечное сечение выемки.

5.2 Определение дополнительного объема в кривых

Дополнительный объем в кривых участках пути:

м3, (15)

где – величина уширения в кривом участке пути [2], м;

Н1 и Н2 – рабочие отметки на соответствующем пикете кривой, м;

L – длина пикета, м.;

знак «-» – для выемки; знак «+» – для насыпи.

Так как длина кривой обычно больше 100 м, то подсчет дополнительных объемов проводится отдельно для каждого пикета (полного или неполного), а затем эти добавки вносятся в ведомость попикетных объемов.

Ведомость подсчета объемов земляных работ

5.3 Построение графика попикетных объемов

График попикетных объемов строится под продольным профилем после определения объемов земляных работ. Он представляет собой графическое изображение попикетных объемов выемок и насыпей в виде столбиков.

Масштаб графика по горизонтали соответствует масштабу профиля. По вертикали в определенном масштабе вверх от горизонтальной оси откладываются столбики, изображающие объемы выемок, вниз – столбики, изображающие насыпи.