Infrastruktura kolejové dopravy O n d ř e j T r e š l ČVUT FD, Ústav dopravních systémů (K612) Téma č. 3 Železniční spodek Anotace: těleso železničního spodku klasifikace a parametry zemin a hornin konstrukční typy železničního spodku odvodnění stavby železničního spodku zejm. zdi a propustky Konstrukce širé železniční trati - 1 -
ŽELEZNIČNÍ SPODEK těleso železničního spodku zemní těleso, konstrukční vrstvy, odvodňovací zařízení stavby železničního spodku mostní objekty, tunely, galerie, zdi, protihlukové stěny, ochranné stavby dopravní plochy a komunikace nástupiště, podchody, nákladiště, rampy, účelové komunikace drobné stavby železničního spodku prohlídkové a čisticí jámy zařízení železničního spodku zarážedla, oplocení, zábradlí TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU slouží k uložení konstrukce žel. svršku, podle vzájemné polohy nivelety terénu a nivelety koleje rozlišujeme: ZÁŘEZY NÁSPY ODŘEZY KOMBINOVANÝ ZÁŘEZ-NÁSEP žel. svršek spočívá na pláni tělesa železničního spodku pláň tělesa železničního spodku může být vodorovná nebo v příčném sklonu, zpravidla rozhoduje materiál, kterým je tvořena - 2 -
Tvary zemního tělesa TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU - ZÁKLADNÍ ČÁSTI - - 3 -
- 4 -
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TRAŤ V NÁSPU lavička (berma) konstrukční vrstva TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TRAŤ V NÁSPU VE SVAŽITÉM TERÉNU - 5 -
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TRAŤ V ZÁŘEZU zde se může vyskytnout tzv. náhorní (záchytný) příkop příkopy konstrukční vrstva TRAŤ VE SKALNÍM ZÁŘEZU - 6 -
ZEMNÍ TĚLESO - materiál NESOUDRŽNÉ ZEMINY vhodný materiál pro stavbu zem. tělesa SOUDRŽNÉ ZEMINY mění své vlastnosti vlivem vody nelze je užít ke zřízení pláně tělesa žel. spodku jsou použitelné pouze do jádra náspu konsolidační vrstva ochranná vrstva konstrukční vrstva HORNINY většinou použitelné, problematické zejména břidlice ZEMNÍ TĚLESO - materiál ZATŘÍDĚNÍ ZEMINY U všech zemin se zjišťují jejich základní fyzikální a popisné vlastnosti a charakteristiky, například: objemová hmotnost měrná hmotnost tvar zrn úhel vnitřního tření vlhkost koeficient filtrace - 7 -
ZEMNÍ TĚLESO - materiál ZATŘÍDĚNÍ ZEMINY (HORNINY) NESOUDRŽNÉ ZEMINY sítová a hustoměrná zkouška SOUDRŽNÉ ZEMINY zkoumání meze plasticity a tekutosti HORNINY pevnost v tlaku ZEMNÍ TĚLESO - materiál ZATŘÍDĚNÍ ZEMINY - 8 -
ZEMNÍ TĚLESO - materiál ZATŘÍDĚNÍ ZEMINY PODLE USCS (Unified Soil Clasification System) systém USCS přímo používá předpis SŽDC S4 pro určení použitelnosti a míry zhutnění zemin systém USCS přímo používá předpis SŽDC S4 pro určení použitelnosti a míry zhutnění zemin: - 9 -
ZEMNÍ TĚLESO - materiál ZATŘÍDĚNÍ ZEMINY (HORNINY) Z hlediska praktického (které má však zásadní vliv na cenu díla) dle ČSN 73 6133 se zeminy zatřiďují do tří tříd podle jejich těžitelnosti: TŘÍDA I. těžba je prováděna běžnými mechanizmy TŘÍDA II. nutné použití speciálních mechanizmů (rozrývače, skalní lžíce, kladiva) TŘÍDA III. nutné použití trhacích prací TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU NÁSEP ZE SOUDRŽNÉ ZEMINY - 10 -
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU NÁSEP Z NEVĚTRAVÉHO KAMENE hodnoty n vycházejí ze zatřídění zeminy - 11 -
t smykové tření v zemině MP Stupeň bezpečnosti svahu (factor of safety): FS = MA M P moment sil ke středu smykové plochy působících proti sesuvu M A moment sil ke středu smykové plochy působících sesuv = 1,2 1,5 ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA statická zatěžovací zkouška nejpřesnější metoda zjišťování únosnosti zemní pláně (nebo libovolné konstrukční vrstvy) nevýhody: trvá poměrně dlouho, vyžaduje speciální vybavení E p r = 1, 5 y E modul přetvárnosti [MPa] p specifický tlak na desku [MPa] r poloměr zatěžovací desky (0,15 m) y celkové zatlačení zatěžovací desky - 12 -
ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA statická zatěžovací zkouška ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA rázová zatěžovací zkouška k zatlačení desky do země dochází vlivem rázu vyvozeného pádem normovaného závaží z předepsané výšky na desku velmi rychlá metoda zjišťování únosnosti zemní pláně (nebo libovolné konstrukční vrstvy) nevyžaduje těžkou a složitou hydraulickou soupravu, ani protizávaží (válec, železniční vůz ) nevýhoda: méně přesná oproti statické zatěžovací zkoušce - 13 -
ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA penetrační zkouška do země se zatlouká normalizovaná jehla pomocí pádu závaží zpravidla se počítá počet úderů potřebných k zaražení jehly o 10 cm poměrně rychlá metoda zjišťování únosnosti zemní pláně nebo nestmelených konstrukčních vrstev nevyžaduje těžkou a složitou hydraulickou soupravu, ani protizávaží (válec, železniční vůz ) nevýhoda: méně přesná oproti rázové zatěžovací zkoušce ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA georadar vysílá do země elektromagnetické impulsy a jejich odraz následně zachycuje, zpracovává a graficky zaznamenává informativní metoda zjišťování potencionálních problematických míst v podloží koleje (komunikace) výstupem je procento vyjadřující deficit zemní hmoty, nejčastěji v grafické podobě nevýhoda: výstup má pouze informativní charakter, georadarový průzkum je třeba upřesnit a doplnit např. vrtanými sondami - 14 -
ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA georadar ukázka grafického výstupu z georadarového průzkumu v Sokolovské ulici v Praze Karlíně po povodních v roce 2002 TYP 1 KONSTRUKČNÍ TYPY tělesa železničního spodku SVRŠEK PŘÍMO NA PLÁNI TĚLESA ŽEL. SPODKU TYP 2 5 KONSTRUKČNÍ VRSTVY zřizují se pro dosažení potřebné únosnosti tělesa železničního spodku únosnost železničního spodku - modul přetvárnosti - 15 -
TYP 2 TYP 3-16 -
TYP 4 TYP 5-17 -
TYP 6 TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU SPECIÁLNÍ KONSTRUKCE ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TLUMÍCÍ HLUK A VIBRACE - PODŠTĚRKOVÉ ROHOŽE Z RECYKLOVANÝCH PNEUMATIK NEBO SMĚSI PRYŽE A ELASTOMERU - 18 -
KROMĚ DOSTATEČNÉ ÚNOSNOSTI MUSÍ KONSTRUKCE KOLEJE VYHOVĚT I PODMÍNCE OCHRANY ZEMNÍ PLÁNĚ PŘED ÚČINKY MRAZU! vegetační ZEMNÍ TĚLESO OCHRANA SVAHŮ osetí, drnování, hatě, výsadba dřevin technická rohože, odláždění, drátokamenné matrace, hřebíkování, kotvení, stříkaný beton, drátěné sítě kombinovaná - 19 -
ZEMNÍ TĚLESO OPEVNĚNÍ PATY SVAHU VE VODOTEČI - 20 -
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU těleso železničního spodku musí být zajištěno proti účinkům vody OTEVŘENÁ ZAŘÍZENÍ drážní příkopy, příkopové zídky, příkopové žlaby, KRYTÁ ZAŘÍZENÍ trativody, svodná potrubí, odvodňovací štoly, - 21 -
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU PŘÍKOP VE SKALNÍM ZÁŘEZU - 22 -
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU MONOLITICKÁ PŘÍKOPOVÁ ZÍDKA ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU PŘÍKLADY PREFABRIKOVANÝCH BETONOVÝCH ŽLABŮ - 23 -
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU POUŽITÍ BETONOVÝCH ŽLABŮ - 24 -
PŘÍKOPOVÝ ŽLAB TVARU J - 25 -
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU SVAHOVÉ SANAČNÍ ŽEBRO ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU PŘÍKLAD VSAKOVACÍHO PŘÍKOPU - 26 -
STAVBY ŽEL. SPODKU nahrazují zčásti nebo zcela těleso železničního spodku, zvyšují jeho stabilitu nebo jej chrání ZDI PROTIHLUKOVÉ STĚNY A VALY PROPUSTKY, MOSTY TUNELY, GALERIE STAVBY ŽEL. SPODKU ZDI OPĚRNÉ ZDI konstrukce umístěné pod úrovní pláně tělesa železničního spodku zajišťují stabilitu zemního tělesa trati v náspu ZÁRUBNÍ ZDI konstrukce umístěné nad úrovní pláně tělesa železničního spodku budovány v zářezu OBKLADNÍ ZDI ochrana skalních svahů ze zvětrávajících hornin nemají statickou funkci masivní, z úhlových dílců, z krabicových dílců, z gabionů, - 27 -
opěrná zeď kromě zemního tlaku odolává i užitnému zatížení zárubní zeď obkladní zeď ochrana skalních svahů stříkaným (torkretovaným) betonem - 28 -
různé tvary gabionů příklad gabionové opěrné zdi - 29 -
- 30 -
příklad opěrné zdi z krabicových dílců příklad prefabrikované protihlukové stěny - 31 -
STAVBY ŽEL. SPODKU PROPUSTKY (PROPUSTY), PODCHODY ROZDĚLENÍ PODLE KONSTRUKCE NEBO MATERIÁLU trubní rámové trámové deskové klenuté kamenné cihelné betonové kovové železobetonové kompozitní STAVBY ŽEL. SPODKU PROPUSTKY (PROPUSTY), PODCHODY trubní propustek rámový propustek - 32 -
STAVBY ŽEL. SPODKU PREFABRIKOVANÝ RÁMOVÝ DÍLEC DZR 8, POUŽÍVANÝ PŘEVÁŽNĚ PRO ZŘIZOVÁNÍ PODCHODŮ STAVBY ŽEL. SPODKU TUNELY - 33 -
STAVBY ŽEL. SPODKU TUNELY ROZDĚLENÍ: hloubené ražené jednokolejné dvoukolejné staniční záchranné, servisní STAVBY ŽEL. SPODKU TUNELY dříve výstavba klasickou rakouskou metodou s výdřevou dnes výstavba Novou rakouskou tunelovací metodou se stříkaným primárním ostěním NEBO pomocí mechanizovaných razicích štítů (TBM) - 34 -