Возведения железнодорожного земляного полотна (стр. 2 )

3 ОБРАБОТКА ЗАДАННОГО ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

Продольный профиль и план являются основным документом проекта железной дороги.

Продольный профиль представляет собой разрез по продольной оси запланированного железнодорожного пути. На продольном профиле даются условные обозначения плана и ситуации; отметки черные (отметки земли) и красные (проектные), отметки бровки земляного полотна и рабочие отметки (высоты насыпей и глубины выемок); размещение раздельных пунктов, искусственных сооружений зданий и переездов.

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;