ВСН 205-87

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ИЗ ГЛИНИСТЫХ
ГРУНТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЕОТЕКСТИЛЯ

     
     
Дата введения 1988-01-01

     
     
     РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным ордена Октябрьской Революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) Министерства транспортного строительства СССР и Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) Министерства путей сообщения СССР при участии Главного технического управления Министерства транспортного строительства СССР и Главного технического управления Министерства путей сообщения СССР.
     
     Авторы: кандидаты технических наук П.Г.Пешков, С.Г.Жорняк, Г.С.Переселенков, Е.А.Яковлева, Л.Н.Юдин (ЦНИИС), П.И.Дыдышко (ВНИИЖТ), инж. В.В.Соколов (ЦП МПС).
     
     ВНЕСЕНЫ Всесоюзным ордена Октябрьской Революции научно-исследовательским институтом транспортного строительства Министерства транспортного строительства СССР
     
     Подготовлены к утверждению Главным техническим управлением Министерства транспортного строительства СССР и Главным техническим управлением Министерства путей сообщения СССР
     
     СОГЛАСОВАНЫ Госстроем СССР N АЧ-4291-8 от 19.08.87
     
     УТВЕРЖДЕНЫ Министерством транспортного строительства СССР, Министерством путей сообщения СССР 29 сентября 1987 г. N 370-р/А 4997у
     
     

ВВЕДЕНИЕ

     
     Настоящие Нормы разработаны в развитие СНиП "Железные дороги" в связи с усложняющимися условиями эксплуатации железных дорог:
     
     повышением осевых нагрузок четырехосных вагонов до 27 т;
     
     использованием восьмиосных вагонов, увеличивающих нагрузку на путь до 10 т/м;
     
     ростом грузонапряженности;
     
     увеличением длины и веса, а также скоростей движения поездов;
     
     переходом на механизированные способы текущего содержания пути;
     
     увеличением дальностей возки дренирующих грунтов.
     
     Нормы распространяются на проектирование земляного полотна новых железных дорог и вторых путей всех категорий, кроме особо грузонапряженных или строящихся в районах вечной мерзлоты.
     
     При разработке норм в основу положены следующие эксплуатационные требования к земляному полотну из глинистых грунтов:
     
     обеспечение необходимой прочности грунтов в зоне основной площадки под расчетной нагрузкой при разупрочнении грунтов под совместным действием поездной нагрузки и природных условий;
     
     ограничение величины равномерного пучения с учетом свойств и состояния грунтов, а также глубины их промерзания;
     
     ограничение интенсивности накопления остаточных деформаций земляного полотна.
     
     Обеспечение эксплуатационных требований с учетом экономичности конструкций и рациональной технологии их возведения обусловило необходимость при сооружении земляного полотна из глинистых грунтов комплексного использования геотекстиля и защитных слоев из крупнообломочных (с максимальным размером фракций 300 мм) и песчаных грунтов (кроме пылеватых). Геотекстиль задерживает мелкие частицы грунта, обладает существенной механической прочностью в сочетании с эластичностью и способностью к удлинению, а также большой водопроницаемостью.
     
     Прослойки материала могут выполнять функции обратного фильтра, армирующего, дренирующего и разделительного элементов.
     
     Несущая способность глинистых грунтов под геотекстилем увеличивается, деформации от морозного пучения снижаются.
     
     Конструкции земляного полотна разработаны с учетом отечественного и зарубежного опыта их применения при строительстве новых линий и усилении эксплуатируемых железных дорог.
     

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

     
     1.1. Требования настоящих Норм распространяются на проектирование земляного полотна железнодорожных линий из глинистых грунтов всех видов, кроме супесей, содержащих песчаные частицы размером от 2 до 0,05 мм в количестве более 50% по массе, а также на проектирование конструкций укрепления подтопляемых откосов и насыпей из барханных песков, подверженных выдуванию, и насыпей на слабых основаниях.
     
     1.2. Для усиления земляного полотна новых линий и вторых путей в зоне основной площадки предусматривается укладка геотекстиля на ее поверхность непосредственно под балластную призму или укладка геотекстиля на глинистые грунты с устройством защитного слоя над ним. Защитный слой не устраивается при грунтах с влажностью на границе текучести 0,23 или при глубине промерзания менее 1,0 м и толщине балластного материала под шпалой более 0,85 м. Толщина слоев балластной призмы назначается в соответствии со СНиП "Железные дороги" (как для земляного полотна из глинистых грунтов).
     
     1.3. Конструктивные решения настоящих Норм предусматривают применение геотекстиля - нетканого синтетического материала, типа "Дорнит", выпускаемого по ТУ 21-29-81-81, и материала "Терфил" производства ВНР.
     
     Без дополнительных обоснований разрешается применять другие материалы, если они изготовлены на основе долговечных полиэфирных и полипропиленовых волокон, устойчивых к воздействию природных факторов, (замачивание, промерзание, гниение, коррозия) и их разрывное усилие, Н/см, в направлении:
     

     
     Применение материалов, не отвечающих указанным требованиям, допускается при дополнительном технико-экономическом обосновании.
     
     1.4. Конструкции земляного полотна с применением геотекстиля, в том числе конструкции укрепления откосов, приведенные в настоящих Нормах, разработаны на основе типовых решений в соответствии с Альбомами Мосгипротранса, Ленгипротрансмоста и ЦНИИСа [1-4] и Методическими рекомендациями [5].
     
     1.5. Требования настоящих Норм не распространяются на проектирование железнодорожных линий с грузонапряженностью нетто выше 80 млн.т·км/км на 10-й год эксплуатации.
     
     1.6. Применение защитных слоев с геотекстилем на железных дорогах IV и V категорий, а также в районах с засушливым климатом (IV и V климатические зоны) допустимо только при технико-экономическом обосновании.
     
     

2. КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Проектирование защитных слоев

     
     2.1. При проектировании защитных слоев для земляного полотна из глинистых грунтов необходимо иметь следующие расчетные значения:
     
     влажности глинистых грунтов на границе текучести ;
     
     консистенции грунтов в условиях естественного залегания, характеризуемой показателем текучести ;
     
     глубины промерзания глинистых грунтов в зоне строительства .
     
     Вид глинистых грунтов определяется по ГОСТ 25100-82*.
_________________
     * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 25100-95. - Примечание .     
     
     2.2. Влажность глинистых грунтов на границе текучести определяется по ГОСТ 5180-84, а ее расчетное значение для участка или объекта проектирования - по ГОСТ 20522-75*.
_________________
      * На территории Российской Федерации действует ГОСТ 20522-96. - Примечание .     
     
     2.3. Расчетное значение глубины промерзания глинистых грунтов в районе строительства принимается по СНиП 2.01.01-82* или по данным ближайшей метеостанции.
_________________
     * На территории Российской Федерации действует СНиП 23-01-99. - Примечание .     
     

Земляное полотно новых линий

     
     2.4. При укладке геотекстиля с защитным слоем толщину последнего  следует назначать в зависимости от вида грунта (по показателю влажности на границе текучести ) и глубины промерзания грунтов в районе строительства  по табл.1 и от состояния грунта (показателя текучести ) по табл.2. При этом для грунтов с 0,23 принимается большее из значений, приведенных в табл.1 и 2.
     
     

Таблица 1

_______________
     * Толщину защитного слоя для грунтов с особыми свойствами (монтмориллонитовых, оталькованных, меловых, избыточно засоленных хлоридами и сульфатами, сильно гумусированных, выветрелых кристаллических сланцев) назначают индивидуально. При глубине промерзания 2,5 м и в выемках в грунтах в мерзлом состоянии, имеющих III и IV категории просадочности, толщину защитного слоя назначают с учетом мерзлотных свойств грунтов индивидуально.
     
     

Таблица 2

     
     
     2.5. В насыпи и выемки, сооружаемые с применением геотекстиля без защитного слоя, в том числе в V климатической зоне и из барханных песков, геотекстиль укладывается на поверхность основной площадки по схеме рис.1. Защитным слоем в этом случае является балластная подушка.
     
     

Рис.1. Земляное полотно с геотекстилем на основной площадке:

1 - геотекстиль; 2 - защита геотекстиля на обочине; 3 - балласт щебеночный; 4 - балласт гравийно-песчаный;
5 - глинистый грунт

     
     
     Насыпи с защитным слоем сооружаются в верхней части по схеме рис.2, а; выемки - рис.2, б.
     
     

Рис.2. Земляное полотно с геотекстилем и защитным слоем:

а - насыпь из суглинков и глин; б - выемки в суглинках и глинах; 1 - геотекстиль; 2 - защитный слой;
3 - балласт щебеночный; 4 - балласт гравийно-песчаный; 5 - глинистый грунт;  - уклон 0,04

     
     
     2.6. Для устройства защитного слоя следует применять крупнообломочные (с максимальным размером фракций 300 мм), крупнообломочные с песчаным заполнителем или песчаные грунты (за исключением пылеватых).
     
     2.7. Принципы назначения конструкций земляного полотна с геотекстилем в зоне основной площадки, сооружаемого под одновременный ввод двухпутного движения, не отличаются от изложенных выше.
     
     2.8. Геотекстиль укладывают под защитный слой на поверхность глинистого грунта, спланированную на одно- и двухпутных линиях в обе стороны от оси земляного полотна с уклоном 0,04. Как правило, следует применять продольную схему размещения полотен как более технологичную.
     
     Допускается соединение полотен внахлест с перекрытием 15-20 см. При показателе текучести грунта земляного полотна 0,25, а также для земляного полотна из грунтов с 0,4 следует применять только поперечную схему размещения полотен.
     
     2.9. При возведении насыпей на слабых основаниях, сооружаемых с сохранением слабого грунта под насыпью, геотекстиль используется как конструктивно-технологическая прослойка для перераспределения нагрузки, выравнивания осадки и предупреждения локального продавливания грунта в основание.
     
     На болотах глубиной менее четырех метров и при частичном выторфовывании геотекстиль применяется при технико-экономическом обосновании.
     
     Геотекстиль (предпочтительно тканый или термоупрочненный материал) укладывают непосредственно на поверхность болота или на выравнивающий слой грунта в перпендикулярном по отношению к оси пути направлении и концы полотнищ закрепляют в теле насыпи (рис.3).
     
     

Рис.3. Насыпь на слабом основании:

1 - геотекстиль; 2 - земляное полотно; 3 - балласт щебеночный; 4 - балласт гравийно-песчаный;
5 - торф; 6 - слабый грунт

Земляное полотно вторых путей

     
     2.10. В настоящих Нормах рассматриваются конструкции земляного полотна вторых путей для случая, когда второй путь устраивается рядом с существующим путем на общем земляном полотне в одном с ним уровне.
     
     Конструкции земляного полотна с использованием геотекстиля, при расположении первого и второго пути в одном уровне (выше или ниже существующего положения пути), а также конструкции насыпей и выемок на раздельном и на общем двухпутном полотне по новой трассе принципиально не отличаются от приведенных в пп.2.4-2.9 для вновь строящихся железных дорог.
     
     2.11. Геотекстиль в конструкции земляного полотна улучшает условия отвода воды из балластной призмы существующего и сооружаемого пути, упрочняет земляное полотно второго пути и снижает его деформируемость, упрочняет основание и снижает осадку присыпаемой насыпи на слабом основании.
     
     Схема размещения геотекстиля в конструкции насыпи для случая возможного удаления балластного шлейфа с откоса существующего земляного полотна приведена на рис.4, а; схема конструкции выемки - на рис.4, б.
     
     

Рис.4. Земляное полотно под второй путь:

а - насыпи из глинистых грунтов; б - выемки в глинистых грунтах; 1-5 - см. на рис.1;
6 - балластный шлейф, I, II - оси путей;  - уклон 0,04

     
     
     2.12. Толщину защитного слоя над нетканым материалом определяют из условия обеспечения требуемой прочности подстилающих глинистых грунтов и непревышения допустимой величины пучения (по табл.1, 2); толщина должна быть не меньше толщины слоя балластных материалов на действующем пути.
     
     Для отсыпки защитного слоя вторых путей допускается применять дренирующие грунты (крупнообломочные с максимальным размером фракций 300 мм, крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме пылеватых). При этом требуется дополнительная проверка достаточности толщины защитного слоя , м, по формуле
     

,

     
где  - мощность зоны фильтрации свободной воды при максимальной суточной интенсивности дождя, м. При отсутствии других данных принимают 0,2 м.
     
      - высота капиллярного поднятия в песках дренирующего слоя, м.
     
     2.13. Укладка геотекстиля в основании насыпей на болотах при сооружении вторых путей осуществляется по индивидуальным проектам.
     
     

Укрепление подтопляемых откосов

     
     2.14. В защитных покрытиях геотекстиль предотвращает вынос грунта через неплотности конструкции при действии течения, волнения и фильтрационного потока.
     
     2.15. В конструкции геотекстиль должен быть защищен от прямого облучения солнцем, истирания взвешенными наносами и влекомыми телами, разрушения корневищами кустарника, а также деятельности человека и животных.
     
     2.16. Полотна геотекстиля взамен обратного фильтра или подготовки из песчано-гравийных и щебеночных материалов применяют в покрытиях, типовые решения которых приводятся в Альбомах Мосгипротранса [3], Ленгипротрансмоста [4], а также в Методических рекомендациях [5].
     
     2.17. Каменную наброску (рис.5) располагают на сплошном полотне геотекстиля [3]. При расчетном диаметре 30 см требования к фракционированию наброски по ее толщине не предъявляют. При большем расчетном диаметре на геотекстиль необходимо предварительно отсыпать подушку из песка, каменной мелочи толщиной не менее 20 см.
     
     

Рис.5. Укрепление каменной наброской:

1 - каменная наброска; 2 - геотекстиль (нетканый синтетический материал - НСМ); УВ - уровень воды

     
     
     Под наброской из несортированной горной массы с коэффициентом неоднородности 6 противосуффозионная защита из геотекстиля не требуется.
     
     2.18. Сборные плиты с открытыми швами (рис.6) укладывают на комбинированный фильтр [3]. Он представляет собой слой толщиной 10-15 см рядового щебня или гальки расчетного диаметра , отсыпанный по полотну геотекстиля, где  - ширина шва между плитами "в свету".
     
     

Рис.6. Укрепление неомоноличенными плитами:

1 - бетонные и железобетонные плиты; 2 - рядовой щебень; 3 - геотекстиль (НСМ)

     
     
     В случае плотной без зазоров стыковки со связями плит, боковые грани которых перпендикулярны основаниям, допускается укладывать плиты непосредственно на геотекстиль.
     
     2.19. Для защиты откосов регуляционных сооружений плиты 10х15х40 см и 49х49х8 см [4] располагают на геотекстиле без щебеночной подготовки. Плиты 49х49х8 см омоноличивают только в углах, не устраивая цементной стяжки под плитами.
     
     2.20. Омоноличиваемые по контуру сборные плиты (рис.7) выполняют с измененной конфигурацией торцов с целью устройства фильтрующей шпонки ЦНИИС, позволяющей исключить из защитной конструкции железобетонные подкладки и щебеночную подготовку, [3]. Плиты располагают на сплошном полотне геотекстиля.
     
     

Рис.7. Укрепление плитами, омоноличенными шпонкой ЦНИИС:

1 - отверстие для выпуска воды; 2 - железобетонная плита; 3 - два слоя геотекстиля (НСМ);
4 - бетон омоноличивания; 5 - два слоя геотекстиля, приклеенного (адгезированного) к бетону плиты и шпонки

     
     
     Для дренирования грунта откоса в швах омоноличивания или в плитах устраивают отверстия диаметром 25-40 мм из расчета одно отверстие на 2 м поверхности откоса. С нижней поверхности покрытия отверстия перекрывают двумя слоями из лоскута геотекстиля размером 10х10 см, адгезируемого к шпонке или плите во время бетонных работ.
     
     2.21. Гибкие железобетонные плиты толщиной 5-15 см [5] располагают непосредственно на геотекстиле. На подтопляемых откосах в картах швы между плитами омоноличивают бетоном; на постоянно затопленных при эксплуатации откосах швы между плитами не омоноличивают.
     
     2.22. Если откосы сложены пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами, при всех указанных типах покрытий под геотекстиль необходимо уложить слой песка толщиной 10 см с коэффициентом фильтрации 0,5 м/сут и содержанием частиц размером 0,1 мм в количестве не более 10%.
     
     2.23. Проектирование защитных конструкций (пп.2.17-2.21), содержащих в своем составе геотекстиль, следует вести с использованием норм, приведенных в соответствующих документах [1-6]. Толщину плит, располагаемых непосредственно на геотекстиле, при отсутствии щебеночной подготовки назначают по расчету в соответствии с рекомендуемым приложением.
     
     2.24. Перед укладкой геотекстиля в соответствии с требованиями действующих нормативов должна быть выполнена планировка откоса, а грунт на откосе должен быть уплотнен до установленной проектом плотности.
     
     Поверхность откоса, разрушенная ветром, с промоинами от потоков воды или поврежденная другими воздействиями, должна быть восстановлена отсыпкой щебня, песчано-гравийного грунта или крупного песка с последующим уплотнением.
     
     2.25. При наличии в основании откоса упора (зуба) полотно геотекстиля, идущее с откоса, должно заводиться в траншею под упор, а между упором и геотекстилем выполняют щебеночную призму.
     
     2.26. Полотна геотекстиля на откосе располагают перпендикулярно или параллельно бровке откоса.
     
     Между собой полотна геотекстиля стыкуются "внахлест". Стыки в направлении, перпендикулярном бровке откоса, должны быть грунтонепроницаемы, для чего кромки полотен между собой непрерывно сваривают факелом паяльной лампы или склеивают разогретым битумом. Нахлест полотен в этом случае делают не менее 10 см. Стыки, идущие параллельно бровке откоса (укладку полотен ведут от бровки к основанию), могут выполняться прерывистым швом длиной 20 см с шагом 1,5 м; нахлест при этом должен быть не менее 20 см.
     
     2.27. При раскатке рулона геотекстиля и при укладке на него щебня, камня, плит необходимо принимать меры, исключающие его смещение (контурная пригрузка, фиксация шпильками и т.п.).
     
     2.28. Укладку геотекстиля на откос следует производить захватками с опережением относительно наброски или монтажа плит не более одних суток.
     
     

Приложение
Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ
ПОД ПЛИТНОЙ ЗАЩИТОЙ ОТКОСОВ ПРИ ВЕТРОВОМ ВОЛНЕНИИ

     
     Минимальная толщина плиты , при которой грунтовое основание остается устойчивым, определяют по формуле
     

,

     
где  - высота волны, м;
     
      - длина волны, м;
     

 и .

     
     Коэффициенты  определяют в зависимости от вида грунта и заложения откоса по таблице.
     
     

_______________
     * В скобках даны значения коэффициентов для средне- и крупнозернистых песков, без скобок - для пылеватых и мелкозернистых.
     
     
     Расчет применим для песчаных грунтов и при следующих условиях:
     

0,5 м4,0 м; 718; 24.

     
     Плиты должны быть также проверены на прочность в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82* [6].
     
     

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

     
     1. Поперечные профили земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм. Новые железные дороги. Инв. N 1223, 1980.
     
     2. Поперечные профили земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм. Вторые пути. Инв. N 1224, 1980.
     
     3. Альбом конструкций крепления откосов земляного полотна железных и автомобильных дорог общей сети Союза ССР. Инв. N 750, 1970.
     
     4. Альбом укрепления русл, конусов и откосов насыпей у малых и средних мостов и водопропускных труб. Инв. N 823, Ленгипротрансмост, 1981.
     
     5. Методические рекомендации по проектированию и строительству гибких железобетонных покрытий откосов транспортных сооружений. М., ЦНИИС, 1984.
     
     6. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).
     
     
     
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Всесоюзный ордена Октябрьской Революции
научно-исследовательский институт
транспортного строительства, 1987