Способы закрепления опор в грунте

 

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

Все металлические, а также железобетонные опоры ССА закреп­ляются на фундаментах; все железобетонные опоры длиной 13,6 м и 15,6 м — как правило, в грунт, иногда в стаканные фундаменты, дли­ной 10,4; 10,8 — как правило, в стаканный фундамент, в необходи­мых случаях — в грунт. Действующие на опору нагрузки передаются на грунт. При этом напряжения в грунте должны быть такими, чтобы грунт вокруг опоры не разрушался, а опора не наклонялась, 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.

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

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 (заделки) определяют расчетом; наименьшее ее значение ограничивают экономическими и техничес­кими 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, в которых подземная часть опоры или фундамент работают на выворачивание

Рис. 8.16. Схемы различных способов закрепления опор: а — непосред­ственное и на одиночных фундаментах в грунт; б — с помощью анкера; в — на двух или четырех фундаментах; г — на сваях

(рис. 8.16, а), и закрепления, в которых часть фундаментов работа­ет на выдергивание из грунта, а другие — на вдавливание в него (рис. 8.16, б, в, г). Закрепления опор по схемам (см. рис. 8.16, а) в основном применяют для консольных опор и опор жестких попере­чин, несущих сравнительно небольшие нагрузки и передающих не­большие усилия на грунт; схемы (см. рис. 8.16, б, в, г) используют для консольных, анкерных и опор гибких поперечин.

В обычные грунты консольные железобетонные опоры устанавлива­ют в заранее отрытые или пробуренные котлованы (непосредственно в грунт), а в условиях сульфатной агрессивности грунтов — на одиноч­ные фундаменты. Схемы установки опор длиной 13,6 м на насыпях и в

Рис. 8.17. Схема установки опор длиной 13,6 м на насыпи (а) и в выемке (6);

РПГ — расчетная поверхность грунта; ВЛЖ — верх лежней;

ДК — дно котлована

выемках при ширине земляного полотна 5,8 м показаны на рис. 8.17. При установке опор на насыпях с габаритом 3,4 м грунт присыпают. Для усиления закрепления опор применяют лежни (рис. 8.18) — же­лезобетонные плиты шириной 500 мм и длиной 1000 мм (тип I) или 1800 мм (тип II), устанавливаемые горизонтально по отношению к опорам. Лежни крепят к опоре мягкой проволокой диаметром 6 мм.

Рис. 8.18. Лежни для железобетонных опор контактной сети:

а, б — типа I и II для конических стоек; в — для двутавровых

и конических стоек; г — для спаренных стоек

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 фундаменты: трехлуче­вые стаканные (ТС) (рис. 8.19, а, табл. 8.7), трехлучевые стаканные повышенной надежности (ТСН) (рис. 8.19, 6, табл. 8.8), двутавровые стаканные фундаменты (ДС) (рис. 8.20, а, табл. 8.7); блочные фунда­менты ЗФ-1 (рис. 8.20, в); анкера ДА (рис. 8.20, б) для анкерных опор, а также сваи со стаканным оголовником для закрепления опор в слабых грунтах.

Фундаменты ТС, ТСН разработаны взамен фундаментов ДС. По сравнению с двутавровыми трехлучевые фундаменты при од­ной и той же длине и несущей способности по грунту дают значи­тельное снижение расхода бетона (в среднем на 23 %). Фунда­менты ТСН имеют глубину стаканной части 800 мм, сквозные отверстия для стока воды диаметром 10 мм и повышенную надеж­ность трех лучей подземной части.

Таблица 8. 7

Технические характеристики фундаментов ТС, ДС и анкеров ТА,

Тип	Объем	Расход	Тип	Объем '	Расход
фундамента	бетона, м3	стали, кг	фундамента	бетона, м3	стали, кг
			и анкера
ТС-60-3,5			ДС 45/3,5
ТС-80-3,5	0,56		ДС 60/3,5	0,71
ТС-100-3,5			ДС100/3,5
ТС-120-3,5
			ДС 45/4
ТС-60-4,0			ДС 60/4	0,78
ТС-80-4,0	0,61		ДС 100/4
ТС-100-4,0
ТС-120-4,0			ДС 45/4,5
			ДС 60/4,5	0,85
ТС-60-4,5			ДС 100/4,5
ТС-80-4,5	0,65
ТС-100-4,5			ТА-4	0,53
ТС-120-4,5			ТА-4,5	0,58

 

Примечание. В обозначении фундаментов ДС цифры в числителе по­казывают нормативный изгибающий момент, кН-м, в знаменателе — длину фундамента, м; фундаментов ТС — первые цифры — нормативный изгибаю­щий момент, кНм, вторые — длину, м.

Рис. 8.19. Трехлучевой стаканный фундамент ТС (в) и повышенной надежности ТСН (б)

Рис. 8.20. Двутавровый стаканный фундамент ДС (а)'; анкер ДА (б); блочный фундамент ЗФ-1 (в)

Таблица'-S.S

 

Фундаменты ТС, ТСН и ДС состоят из двух основных конструк­тивных частей: верхней — стакана и нижней — фундаментной части. Верхняя часть фундаментов представляет собой железобетонный стакан с внешним прямоугольным сечением. Размеры фундамента 0,67 х 0,67 м приняты исходя из условия работы вибропогружателя агрегата АВФ, 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, а в месте схождения лучей в центральной части — 90 мм. 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. 8.21. При установке опор на насыпях с габаритом 3,4 м грунт присыпают.

Для закрепления оттяжек анкерных железобетонных опор в грун­те используют трехлучевые анкеры ТА (Т — трехлучевой, А — ан­кер), ТАН (Н — повышенной надежности), двутавровые КА (К — клиновидный), стоечные СА с плитой в основании (С — стоечный) и свайный СА (С — свайный). Наклонные анкеры, находящиеся в эксплуатации, имеют низкую надежность, не изготавливаются и в плановом порядке подлежат замене.

Рис. 8.21. Схемы установки опор длиной 10,8 м с фундаментами ТС на насыпи (а) и в выемке (б); L — длина фундамента; h_р — глубина заложения;

ОП — опорная плита

Рис. 8.22. Анкер трехлучевой повышенной надежности ТАН

В качестве основного типа принят трехлучевой повышенной на­дежности анкер ТАН (рис. 8.22, табл. 8.9), созданный на базе фун­дамента ТСН. Для закрепления оттяжек в верхнюю часть анкера перед бетонированием закладывают проушины из полосовой ста­ли (железобетонный оголовок прямоугольного сечения). Выпус­кают анкеры длиной L=4 и 4,5 м, их соответственно обозначают ТАН-4,0 и ТАН-4,5. Длину анкера выбирают по табл. 8.10 в зави­симости от нормативного усилия в оттяжках анкерной опоры, ус­ловного расчетного сопротивления грунта, ширины земляного полотна и места установки опоры.

Таблица8.9

Рис. 8.23. Стоечный анкер СА: а — стойка, б — плита

Свайный анкер СА-10-3 с поперечным сечением 0,30x0,30 м и дли­ной 10 м (расход бетона М-300 составляет 0,91 м³, стали — 123,2 кг, масса сваи 2,3 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 9 м.

Металлические опоры гибких поперечин с нормативными изгибающими моментами 450 кН-м и более устанавливают на свайно-ростверковые фундаменты. Такие фундаменты состоят из же

лезобетонной плиты-ростверка (рис. 8.24, а, б, табл. 8.12) и четы­рех — восьми свай (рис. 8.24, в) площадью сечения 0,3x0,3 м и дли­ной 5, 6, 8, 10 или 12 м (семи типоразмеров).

В обозначение свай, например, С5-1, С6-2 входят: буква С — свая, первая цифра — длина сваи в м, вторая — условный тип армиро­вания (прочность) сваи. В обозначении ростверков, например П 65/15, буква П указывает, что ростверк предназначен для проме­жуточных опор гибких поперечин, ПА — для анкерных; цифры в числителе — нормативный изгибающий момент в килоньютон-метрах (кН-м), в знаменателе — высота опор в м.

Сваи погружают в грунт, пропуская их через отверстия в ро­стверке, и соединяют с ним сваркой. Металлическую опору на ро­стверке 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 свай-но-ростверковых фундаментов (наличие сложных подземных ком­муникаций, грунты с большим количеством включений валунов и т.п.), для установки опор гибких поперечин и опор М ——— ис­пользуют блочные закапываемые фундаменты Р, состоящие из двух блоков (рис. 8.25) нескольких типоразмеров (табл. 8.13). В обо-

Рис. 8.25. Фундамент «Р»

значении фундаментов, на­пример, Pl-1, P4-2, буква Р означает раздельный, пер­вая цифра указывает (услов­но) на размеры фундамента, вторая — диаметр, количе­ство и расположение анкер­ных болтов.

Металлические опоры устанавливают также на типовые при­зматические фундаменты П2-2.

Таблица 8.13

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

К особым условиям закрепления опор в грунте относят следую­щие схемы и условия установки: в пучинистых грунтах и в районах вечной мерзлоты, на свежеотсыпанных насыпях и в слабых грунтах с условным расчетным сопротивлением менее 0,1 МПа, в скальных грун­тах, в болотистых грунтах, на насыпях нестандартного очертания, а также с откосом круче 1:1,5.

Установка опор и анкеров в пучинистых грунтах и в районах вечной мерзлоты. При уровне грунтовых вод на глубине 2,3 м ниже бровки земляного полотна опоры устанавливают в котлованы, огражденные деревянными коробами, с засыпкой пазух дренирующим грунтом. Во время работ изготовленные щиты пропитывают антисептиками или обмазывают битумом, собирают коробы 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 противопучин-ной или полиэтиленовой обмоткой, чередующейся с несмерзающейся смазкой. Противопучинную обмотку устраивают на глубину актив­ной зоны пучения, но не менее 2 м: пазухи котлована засыпают непу-чинистым грунтом. Имеются и другие технологии.

При уровне грунтовых вод на глубине 2,8 м и ниже применяют анкеры ТА, ТАН, 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 опирались на слой обычных грунтов.

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

• блочные фундаменты с уширенной полкой (1,3 м) и опорной плитой (рис. 8.26, а); для повышения несущей способности таких фундаментов и уменьшения глубины промерзания с полевой сто­роны устраивают присыпку шириной 1 м;

Рис. 8.26. Способы закрепления опор контактной сети в слабых грунтах: а — блочный фундамент с уширенной полкой; б — свая-стойка со сборным стаканным оголовком; в — двухсвайный фундамент с ростверком и ви­сячими, сваями; 1 — присыпка; 2 — торф; 3 — корка; 4 — глина

• свайные фундаменты из одиночных свай-стоек площадью се­чения 0,25 х 0,35м и длиной от 6 до 10 м, которые опираются на пЯотный грунт, расположенный ниже слабого (рис. 8.26, б);

• двухсвайные фундаменты с ростверком и висячими сваями пло­щадью сечения 0,3 х 0,3 м, и длиной не менее 6 м (рис. 8.26, в); нижняя поверхность ростверка должна опираться на непучинистые грунты (тело земляного полотна) 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 и более от УГР.

Для установки опор контактной сети на наиболее неблагоп­риятных по устойчивости участках земляного полотна, на насы­пях, расположенных на слабых просадочных основаниях и за-торфованных грунтах; на насыпях, сложенных из неоднородных слабых грунтов и т.п., применяют свайные фундаменты (рис. 8.27). Конструкция фундамента рассчитана на установку металличес­ких опор контактной сети МД, МК и железобетонных ССА с нормативными моментами 79 или 98 кН-м.

Фундамент состоит из одиночной призматической железобетонной сваи площадью сечения 350 х 350 мм, длиной 8 м и стаканного оголовка, на котором с помощью анкерных болтов закрепляют стойку опоры. Оголовок представляет собой железобетонный блок прямоугольного сечения 670 х 670 мм и длиной 0,8 м с внутренней цилиндрической

Рис. 8.27. Установка опор контактной сети ССА (а) и МК (б) на свайном фундаменте (общий вид)

полостью диаметром 500 мм. В блоке оголовка забетонированы анкер­ные болты М36 с расстояниями в плане 300 х 500 мм. Использование сборного стаканного оголовка позволяет произвести его регулировку на свае и обеспечить требуемую точность установки стойки опоры.

При закреплении стойки опоры на фундамент между нижним ос­нованием стойки и верхом оголовка сваи устанавливают изолиру­ющие элементы.

Забивку свай рекомендуется выполнять сменным оборудовани­ем к агрегату АВФ или копровой установкой, смонтированной на железнодорожной платформе или подвешенной на стреле крана.

Для обеспечения требуемой точности установки сваи по габа­риту и углам наклона забивку сваи выполняют в направленную скважину диаметром 150—200 мм глубиной 2—2,5 м.

Закрепление опор контактной сети в грунте — фундаменты (или фундаментную часть опор) рассчитывают так же, как и несущую спо­собность опор, — по методу предельных состояний. Упрощенно глу­бину заложения фундамента определяют по таблице (табл. 8.14), в которой увязана зависимость длины фундамента от направления дей­ствия и величины моментов нагрузки, а также от места установки опор (насыпь, выемка).

Пример пользования таблицей. Центрифугированную опору длиной 10,8 м с фундаментом ТС необходимо установить на насыпи высотой до 2 м с габаритом Г - 3,1 м при ширине земляного полотна 5,8 м. Условное расчетное сопротивление грунта 150 кПа. Действующие мо­менты: к пути М^н_ф = 60 кН-м, от пути М^н_ф = 42 кН-м; доля постоянной нагрузки 50 %. Требуется определить длину фундамента.

По табл. 8.14 при длине фундамента L - 4 м с учетом переход­ного коэффициента т_н = 0,82 имеем:

к пути М^н_гр = 0,82-133= 109кН-м;

от пути М^н_гр = 0,82-79 = 64,8 кН-м.

Условие М^н_ф < М^н_гр соблюдается: 60 < 109 кН-м; 42 < 64 кН-м; при этом мощность стойки опоры должна быть не менее М^н= 60 кН-м.

Таблица 8.14

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: