Способы закрепления опор в грунте

Закрепление железобетонных и металлических опор. Действую­щие на опору контактной сети нагрузки передаются на грунт. При этом напряжения в грунте должны быть такими, чтобы не приводили к раз­рушению его и к наклону опоры, иначе невозможна нормальная экс­плуатация контактной сети.

Все типы и виды устройств, обеспечивающие устойчивость опоры, называют закреплениями опор в грунте. Если такое устройство состо­ит из нескольких Отдельных частей, то под закреплением опоры по­нимают совокупность всех этих частей.

Опоры контактной сети могут быть закреплены непосредственной заделкой их нижней (фундаментной) части в грунт или с использова­нием различных фундаментов — массивных элементов, заглубляемых в землю примерно на 2 м и более.

Часть грунта, воспринимающую давление фундамента, называют основанием. Основания, грунт которых используется в естественном состоянии, называют естественными. Если для повышения несущей спо­собности уплотняют или упрочняют основание, то его называют искус­ственным (например, свайным). Основаниями фундаментов опор кон­тактной сети служат грунты в естественном состоянии.

-193-

Расстояние от подошвы фундамента до поверхности грунта в месте его установки называют глубиной заложения фундамента (глубиной заделки опор — при непосредственной установке ее в грунт). Глуби­ну заложения фундамента определяют расчетом; наименьшее ее значе­ние ограничивают экономическими соображениями, а также условия­ми промерзания грунта.

.За расчетную поверхность грунта при расчете одиночного фунда­мента принимают горизонтальную плоскость, проходящую через точ­ку пересечения вертикальной оси фундамента с поверхностью грунта, а при наличии насыпного неуплотненного слоя (песчаный балласт, шлак и пр.) — с нижней поверхностью этого слоя.

Проектированию закреплений опор контактной сети в грунте пред­шествуют геологические и гидрогеологические изыскания, на основа­нии которых определяют физические и механические характеристики грунтов.

. Существующие способы закрепления опор контактной сети в грунте можно разделить на две основные группы: закрепления, при которых подземная часть опоры или фундамент работают на выворачивание (рис. 123, а), и закрепления, при которых часть фундаментов работает на выдергивание из грунта, а другие — на вдавливание в грунт (рис. 123, б, в, г).

Закрепления опор по схемам рис. 123, а в основном применяют для консольных опор и опор жестких поперечин, несущих сравнительно небольшие нагрузки и передающих небольшие усилия на грунт. За­крепления по схемам рис. 123,6, в, г используют для консольных, ан­керных и опор гибких поперечин.

Консольные железобетонные опоры устанавливают непосредствен­но в грунт в заранее отрытые или пробуренные котлованы, а в услови­ях сульфатной агрессивности грунтов — на одиночные фундаменты.

Схемы установки опор длиной 13,6 м на насыпях и в выемках при ширине земляного полотна 5,8 м показаны на рис. 124. На этом рисун­ке ВГР — верх головки рельса; УОФ — условный обрез фундамента; РПГ — расчетная поверхность грунта; ЙЛ — верх лежней; ДК -дно котлована. При установке опор на насыпях с габаритом 3,4 м грунт присыпают. Дли усиления закрепления опор применяю* леж­ни— железобетонные плиты шириной 500 мм и длиной'1000 мм (тип [) или 1800 мм (тип П), устанавливаемые вертикально по отношению к опорам. Лежни крепят к опоре мягкой проволокой диаметром 6 мм.

Струнобетонные центрифугированные опоры контактной сети мо­гут быть соединены с фундаментом только телескопическим (стакан­ным) стыком. Такое соединение после омоноличивания стыка делает конструкцию неразъемной, что является ее недостатком, так как зна­чительно затрудняет замену опоры при ее повреждении.

'Для установки центрифугированных железобетонных консольных опор и опор жестких поперечин применяют трехлучевые ТС (рис. 125, а, Є) и двутавровые ДС стаканные фундаменты, а также сваи со стаканным оголовком.

-194-

-195-

Фундаменты ТС разработаны взамен фундаментов ДС. По сравне­нию с двутавровыми трехлучевые фундаменты при одной и той же дли­не и несущей способности по грунту дают значительное снижение (в среднем на 23 %) расхода бетона фундаментов (табл. 34).

Маркировка фундаментов принята в одну строчку, например ТС-8-0-3,5, и характеризует тип, нормативный изгибающий момент в кило-ньютон-метрах (кН-м) и длину фундамента в метрах. Буквенные индек­сы ТС и ДС означают соответственно трехлучевой стаканный и дву­тавровый стаканный.

Фундаменты ТС и ДС состоят из двух основных конструктивных час­тей: верхней — стакана и нижней — фундаментной части. Верхняя часть фундаментов представляет собой железобетонный стакан прямо­угольного сечения. Размеры фундамента 0,67x0,67 м приняты исходя из условия работы гидрозахвата вибропогружателя агрегата АВСЭ. Нижняя фундаментная часть у фундаментов ТС имеет трехлучевое се­чение с расположением лучей в плане через 120° один относительно дру­гого. Лучи имеют толщину стенки в крайней внешней части луча 80 мм и 90 мм — в месте схождения лучей в центральной части сече­ния. Один луч на конце имеет уширение для ориентации при установке фундамента: уширенным лучом фундамент устанавливают «от пути». Сопряжение верха фундамента (стакана) с нижней трехлучевой ча­стью выполнено в виде пирамидального конуса.

Схемы установки опор длиной 10,8 м на фундаментах ТС На насы­пях и в выемках при ширине земляного полотна 5,8 м показаны на рис. 126. На этом рисунке L — длина фундамента; h_p — глубина его заложения; 01! — опорная плита, устанавливаемая под анкерными

-196-

опорами {другие обозначения см. рис. 124). При установке опор на насыпях с габаритом 3,4 м грунт присыпают.

Свайные фундаменты состоят из двух основных конструктивных элементов: железобетонной сваи (рис. 127) сечением 350x350 мм дли­ной 8 или 10 м (соответственно марки сваи С-8И или С-10И; буквен­ный индекс С означает свая, цифровой индекс — длину сван в метрах, второй буквенный индекс И — в конструкции сваи есть какие-то изме­нения) и двухблочного железобетонного оголовка стаканного типа из блоков СТ-1. Один блок оголовка закрепляют на свае после ее забивки, а другой — на опоре посредством омоноличивания бетоном. Объеди­нены блоки оголовка монтажными элементами с последующим омо-ноличиванием стыков.

Свайные фундаменты для установки центрифугированных железо­бетонных опор используют и тех случаях, когда доля постоянной на­грузки на опору в суммарной превышает 35 % и устройство присыпки к насыпи невозможно или технически нецелесообразно, а также при сложных геологических условиях (сильно обводненные грунты, силь­но пучнистые грунты — при ежегодном пучении грунта на 100 мм и более).

-197-

Устанавливают опоры длиной 10,8 м на сваях со стаканным оголов­ком в соответствии с рис. 128. На этом рисунке 1 — стойка опоры; 2— стаканный оголовок; 3 — свая; НС — низ стойки опоры; ВС — верх сван; ВГР — верх головки рельса; УГВ - уровень грунтовых вод.

Трехлучевые и свайные фундаменты изготавливают из бетона мар­ки 400 или из сталеполимербетона.

Для закрепления оттяжек анкерных железобетонных опор в грун­те (см. рис. 128) используют трехлучевые анкеры ТА (Т — трехлуче­вой, А — анкер), двутавровые ДА (Д — двутавровый), стоечные GA с плитой в основании (С — стоечный) и свайный СА (С — свайный).

В качестве основного типа принят трехлучевой анкер ТА (рис. 129). Анкер изготовляют таких же размеров, как фундамент ТС, но без ста­канной части. Для закрепления оттяжек в верхнюю часть анкера перед бетонированием закладывают проушины из полосовой стали. Верхняя часть анкера представляет собой железобетонный оголовок прямоуголь­ного сечения 0,67 х 0,67 м. Выпускают анкеры длиной L 4 и 4,5 м, их соответственно обозначают ТА-4 и ТА-4,5. Расход материалов на изго­товление анкеров ТА и их масса приведены в табл. 34. Длину анкера выбирают по табл. 35 в зависимости от нормативного усилия в оттяж­ках анкерной опоры, условного расчетного сопротивления грунта, ши­рины земляного полотна и места установки опоры.

-198-

По сравнению с применявшимися ранее двутавровыми анкерами ДА анкеры ТА при одной и той же несущей способности по грунту да­ют значительное снижение расхода бетона.

Стоечные анкеры типов СА-4,5-1 и СА-4,5-2 состоят из стойки и пли­ты. Стойки и плиты изготавливают раздельно, а при установке соеди­няют сваркой.

Стоечные анкеры устанавливают на условно благоприятных;(И тип) и неблагоприятных (III тип) участках земляного полотна при Уровне грунтовых вод выше 2,8 м.

Свайный анкер CA-1Q с поперечным сечением 0,35 X 0,35м и дли­ной 10 м (расход бетона М-300 составляет 1,25 м³, стали —- 399 кг, масса, сван 3,13 т) применяют в случаях, когда устройство присыпки грунта к насыпи невозможно или технически нецелесообразно, а также при сложных геологических условиях. Глубина забивки свайного ан­кера по условиям устойчивости на выпучивание должна быть не менее 9м.

Опоры гибких поперечин с нормативными изгибающими моментами 450 кН-м и более устанавливают на свайно-ростверковые фундаменты. Такие фундаменты состоят из железобетонной плиты-ростверка (рис.!30) и четырех — восьми свай сечением 0,3 х 0,3 м и длиной 5, 6,8

или 10 м.

Имеется семь типов свай. В их обозначении, например С5-1, С19-2, буквы С — свая, первая цифра — длина сваи в метрах, вторая — ус­ловный тип армирования (прочность) сваи. В обозначении ростверков, например П те-, буква П указывает, что ростверк предназначен для промежуточных опор гибких поперечин, ПА — для анкерных; циф­ры в числителе — нормативный изгибающий момент в килоньютои-метрах (кН-м), в знаменателе — высота опор в метрах.

Сваи погружают в грунт, пропуская их через отверстия в роствер­ке, и соединяют с ним сваркой. Металлическую опору на ростверке

-199-

закрепляют анкерными болтами. Применение свайно-ростверковых фундаментов позволяет значительно сократить затраты труда и расход материалов на установку металлических опор на станциях,

В тех случаях, когда отсутствует возможность сооружения свай­но-ростверковых фундаментов (наличие сложных подземных коммуни­каций, Грунты с большим количеством включений валунов и т.п.), для установки опор гибких поперечин и опор используют

блочные закапываемые фундаменты РФ, состоящие из двух различных блоков (рис. 131). Блоки фундаментов РФ выпускают семи типов. В обозначении фундаментов, например РФІ-1, РФ4-2, буквы Р—раз­дельный, Ф — фундамент, первая цифра указывает условно размеры фундамента, вторая — диаметр, количество и расположение анкерных болтов.

Металлические опоры

устанавливают на типовые закапываемые призматическиефундаменты П2-2.

Заделка в грунт железобетонных (одиночных и спаренных) стоек жестких поперечин должна обеспечивать устойчивость их поперек и вдоль пути. В случае необходимости установки по изгибающему момен­ту вдоль пути лежней их устанавливают перпендикулярно к оси пу­ти, располагая симметрично с обеих сторон стоек.

Закрепление опор в грунте в особых условиях. К особым условиям закрепления опор относят следующие схемы и условия установки опор контактной сети: в пучинистых грунтах и в районах вечной мерзлоту на свежеотсыпанных насыпях и в слабых грунтах с условным расчет­ным сопротивлением менее 0,1 МПа, в скальных грунтах, в болотнетых грунтах, на насыпях нестандартного очертания, с отхосом круче 1:1,5.

-200-

Установка опор и анкеров в пучинистых грунтах и в районах вечной мерзлоты. При расположении уровня грунтовых вод на глубине 2,3 м ниже бровки зваляного полотна опоры устанавливают в котлованы, огражденные деревянными коробами, с засыпкой пазух дренирующим грунтом. Во время работ изготовленные щиты пропитывают антисептиками или обмазывают битумом, собирают короба таким образом, чтобы между щитами не было щелей, перед опусканием короба в котлован имеющие­ся в коробах отверстия заделывают битумом, для засыпки коробов ис­пользуют гравий или щебень с примесью частиц размером менее 0,1 мм не более 3 % и с наибольшими фракциями не более 50 мм.

В сильно обводненных грунтах, когда установка опор с деревян­ными коробами затруднена, опоры устанавливают с противопучннной или полиэтиленовой обмоткой, чередующейся с несмерзающейся смазкой. Протнвопучинную обмотку устраивают на глубину активной зоны пучения, но не менее 2 м; пазухи котлована засыпают непучини-стым грунтом.

При уровне грунтовых вод на глубине 2,8 м и ниже применяют ан­керы ТА, выше 2,8 м — стоечные анкеры СА-4,1-1 или СА-4,5-2 в за­висимости от сил морозного пучения.

Закрепление опор в слабых грунтах. Фун­даменты опор контактной сети в слабых грунтах располагают так, чтобы они находились в слое обычных грунтов. Допускается использо­вание фундаментов, низ которых располагается в слое торфа.

Для закрепления консольных опор и стоек жестких поперечин в слабых грунтах применяют следующие конструктивные решения:

блочные фундаменты с уширенной полкой (1,3 и) и опорной пли­той (рис. 132, а); для повышения несущей способности таких фунда-

-201-

ментов я уменьшения глубины промерзания с полевой стороны устраивают присыпку шириной 1 м;

свайные фундаменты из одиночных свай-стоек сечением 0,25 х 0,35 м длиной от 6 до 10 м, которые опираются на плотный грунт; расположенный ниже слабого (рис. 132, (5);

двухсвайные фундаменты с ростверком и висячими сваями сече­нием 0,3x0,3 и, длиной не менее 6м (рис. 132,в); нижняя поверхность ростверка должна опираться на непучиннстые грунты (тело земляного полота) и иметь расстояние от верха слабого грунта не менее 0,5 м. Такие фундаменты применяют при расположении нижнего горизонта слабых грунтов на глубине 10 м от верха головки рельсов.

Дата добавления: 2015-09-03