земляное полотно железных и автомобильных дорог в зоне примыкания к искусственному сооружению

Формула изобретения

ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В ЗОНЕ ПРИМЫКАНИЯ К ИСКУССТВЕННОМУ СООРУЖЕНИЮ, включающее естественное грунтовое основание с низкой несущей способностью и размещенную на ней насыпь, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вертикальными армирующими сваями, установленным в грунте основания с увеличивающимся или равным по условию l_i+1 l_i в направлении от искусственного сооружения расстоянием между сваями и с изменяющимся или равным по условию h_i+1 h_i в направлении от искусственного сооружения заглублением оголовков свай, где l_i - расстояние вдоль пути между i-м и (i + 1)-ым рядами свай, h_i - заглубление от горизонтальной поверхности оголовков свай в i-м ряду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству железных и автомобильных дорог и предназначено преимущественно для применения в конструкциях сопряжения земляного полотна, имеющего естественное основание из грунтов с пониженной несущей способностью, к искусственным сооружениям (мостам, путепроводам, водопропускным трубам, причалам и т.п.).

Известно и широко распространено в автомобильных дорогах устройство для сопряжения проезжей части, имеющего устои моста с насыпью в зоне примыкания насыпи к устою [1]

Устройство включает переходные плиты опирающиеся одним концом на поперечную балку (или на выступ шкафной стены) моста и одновременно лежащие на грунте насыпи. Такие переходные плиты могут иметь различную длину и конструкцию.

Однако это устройство не снижает осадок земляного полотна у конца плиты, расположенного в насыпи, и не обеспечивает плавного снижения осадок на достаточном протяжении подходного участка земляного полотна, что особенно существенно для железных дорог и условий скоростного движения поездов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство подходного участка насыпи к мосту, включающее земляное полотно с балластным слоем, в котором часть насыпи, примыкающая к устою, выполнена из малодеформируемого материала (уплотненный щебень, сцементированный гравий или песчано-гравийная смесь), толщина которого уменьшается в направлении от устоя [2]

Однако в случае, если насыпь сооружена на слабом основании, такое устройство оказывается вообще неэффективным в связи с тем, что осадка насыпи вызывается, главным образом, осадкой ее основания.

Из-за неравномерности в осадках насыпи и устоя (устой, сооруженный на сваях или опирающийся на прочный грунт, практически безосадочен), в зоне примыкания имеет место расстройство железнодорожного пути (или повреждение автодорожного покрытия).

Целью изобретения является плавное снижение по направлению к искусственному сооружению осадки насыпи на естественном грунтовом основании с низкой несущей способностью и предотвращении расстройства пути.

Для плавного снижения по направлению к искусственному сооружению осадки насыпи на естественном грунтовом основании с низкой несущей способностью и предотвращении расстройства пути (или повреждения покрытия) земляное полотно в зоне примыкания к искусственному сооружению содержит вертикальные армирующие сваи, установленные в грунте основания с увеличивающимся или равным по условию l_i+1 l_i, в направлении от искусственного сооружения расстоянием между сваями и с изменяющимся или равным с соблюдением условия h_i+1 h_i в направлении от искусственного сооружения заглублением оголовков свай, где l_i расстояние вдоль пути между i-ым и (i+1)-ым рядами свай;

h_i заглубление от горизонтальной поверхности оголовков свай с i-ом ряду.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено земляное полотно железнодорожного пути в зоне примыкания к искусственному сооружению, общий вид.

Земляное полотно в зоне примыкания к искусственному сооружению содержит опору 1 моста на сваях, примыкающую к нему насыпь 2, естественное грунтовое основание 3 с низкой несущей способностью, армирующие сваи 4. Армирующие основание насыпи сваи 4 могут быть железобетонными, деревянными, грунтовыми или из иного материала. Сваи располагаются с переменным расстоянием между ними l_i. По направлению от устоя 1 моста расстояние между рядами свай вдоль пути увеличивается или может оставаться равным так, что соблюдается условие l_i+1 l_i. Одновременно по направлению от устоя моста может увеличиваться расстояние между сваями в поперечном к оси пути направлении. Таким образом, сетка, по которой расположены сваи, по направлению к мосту сгущается, а осадка насыпи (вызванная осадкой основания) уменьшается. Сгущая сетку, по которой устанавливаются сваи, можно снизить осадку насыпи (вследствие осадки основания) до любой допустимой по условиям требований к пути величины. Однако увеличивать расстояние между сваями сверх определенной величины нельзя, т. к. в этом случае могут иметь место локальные просадки насыпи в межсвайное пространство и, как следствие, нарушение плавности в снижении осадки. Максимально возможное расстояние между сваями зависит от высоты насыпи. Чем выше насыпь, тем это расстояние может быть больше. Кроме того, может быть резкий перепад в величине осадки насыпи в сечении над последним рядом свай и за его пределами по направлению от искусственного сооружения. То есть зона повышенных неравномерных деформаций может переместиться к участку стыка армированного сваями и неармированного основания.

Для того, чтобы добиться плавного изменения осадки при большом расстоянии между сваями и на участке перехода от армированного основания к неармированному, сваи устраиваются с постепенным заглублением h_i оголовка в основание с соблюдением условия h_i+1 h_i. Аналогичный эффект может быть достигнут если армирующие сваи установлены в грунте основания с уменьшающимся по направлению от устоя погружением их концевой части. При этом наголовники свай могут оставаться на постоянном уровне, совпадающем с поверхностью основания (h_i 0), или может использоваться комбинированная конструкция с изменяющимися величинами заглубления свай и погружения их концевой части.

Сваи сооружаются непосредственно с поверхности слабого основания, или предварительно отсыпается небольшой слой грунта поверх слабого основания насыпи, поверхность которого используется как рабочая платформа для передвижения механизмов.

Сочетание изменения межсвайного расстояния и различного заглубления оголовков (или конца свай) позволяет добиваться заданной плавности в изменении осадки основания насыпи в зоне сопряжения с искусственным сооружением.

Расстояние между сваями и величинами заглубления оголовка определяются расчетами и зависят от характеристики грунтов основания и насыпи, высоты насыпи, требований к рельсовой колее, размеров и типа свай и т.д.

Предложенная конструкция без принципиальных изменений может быть использована не только для снижения деформируемости основания, но и для снижения деформируемости в заданных пределах самого тела насыпи.

Таким образом, использование изобретения позволит плавно снизить по направлению к искусственному сооружению осадки насыпи, сооружаемой на естественном грунтовом основании с низкой несущей способностью, предотвратить расстройство пути или повреждения дорожных одежд и избежать дорогостоящих работ по замене или сплошному укреплению слабых грунтов в основании насыпей на подходе к искусственным сооружениям.