Příčné řezy železničních tratí širá trať

Příčné řezy železničních tratí širá trať Pomůcka pro ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra železničních staveb Marek Pýcha

1. Úvod Vážení studenti, dostává se Vám do ruky pomůcka pro vypracování příčných řezů železničních tratí, prozatím pouze na širé trati, časem možná rozšířená i o část věnující se stanicím. Při užívání této pomůcky je třeba mít na paměti dvě věci: 1) Přes veškerou snahu autora i korektorů může (a pravděpodobně bude) tento text obsahovat chyby. V případě, že tuto chybu objevíte, neváhejte ji prosím autorovi oznámit buď osobně anebo prostřednictvím emailu. 1 2) Text, který držíte v rukou (či si jej prohlížíte na monitoru) si neklade za cíl být nějakou absolutní pravdou, či biblí příčných řezů železničního stavitelství. Je koncipován jen a pouze jako učební pomůcka. Z tohoto prohlášení přímo plyne, že pouhým prostým obkreslením obrázků z tohoto textu nelze splnit úlohy, které Vám budou zadány během výuky kolejových staveb na katedře 137. Vaším úkolem v úlohách příčných řezů je použít typizované postupy železničního stavitelství a správně je aplikovat (tj. umístit je vhodně ke konkrétní situaci a v detailech je pozměnit) tak, aby výsledný příčný řez splňoval všechny požadavky na únosnost, stabilitu, odolnost proti erozi, klimatickým podmínkám apod., snadnou proveditelnost, požadavky ekonomické a další, které na něj kladou současné platné normové předpisy. Přizpůsobení jednotlivých typizovaných postupů (např. správná volba typu příkopu, konkrétní stanovení sklonů a jištění svahů zářezu, ochrana náspu proti promrzání atd.) musí být vždy důkladně promyšleno a v tom je úloha projektanta (či budoucích projektantů, jak je tomu ve Vašem případě) nenahraditelná. Mějte tedy vždy na paměti přátelskou radu, že úkoly ze železničních staveb máte vypracovávat s touto pomůckou, nikoli pouze podle ní. 1 Marek Pýcha, kancelář TH:B-617a, email: marek.pycha@fsv.cvut.cz Katedra železničních staveb, 1/60

Obsah 1. Úvod... 1 2. Seznam obrázků... 4 3. Základní názvosloví... 6 4. Kolejové lože... 6 4.1. Kolejové lože při užití stykované koleje... 7 4.2. Kolejové lože při užití bezstykové koleje... 8 5. Pláň tělesa železničního spodku... 8 5.1. Pláň tělesa železničního spodku na jednokolejné trati... 9 5.2. Pláň tělesa železničního spodku na dvoukolejné trati... 10 6. Těleso železničního spodku... 12 6.1. Požadavky na těleso železničního spodku... 12 6.2. Typy pražcového podloží... 14 6.2.1. Konstrukce pražcového podloží typ 1... 14 6.2.2. Konstrukce pražcového podloží typ 2... 14 6.2.3. Konstrukce pražcového podloží typ 3... 16 6.2.4. Konstrukce pražcového podloží typ 4... 17 6.2.5. Konstrukce pražcového podloží typ 5... 18 6.2.6. Konstrukce pražcového podloží typ 6... 20 6.3. Sklony svahů náspu a zářezu... 22 6.4. Zářez... 24 6.4.1. Zářez v zeminách... 24 6.4.2. Zářez v horninách nezvětrávajících... 25 6.4.3. Zářez v horninách snadno zvětrávajících... 26 6.5. Násep... 27 6.5.1. Těleso náspu ze zemin nesoudržných (propustných, nenamrzavých).. 28 6.5.2. Těleso náspu ze zemin soudržných (nepropustných, namrzavých)... 28 6.5.3. Násep na svahu vysokých sklonů... 29 6.6. Konsolidační vrstva... 30 6.6.1. Konsolidační vrstva zlepšující únosnost... 31 6.6.2. Konsolidační vrstva s drenážní funkcí... 32 6.6.3. Důležitá poznámka ke konsolidační vrstvě... 33 6.7. Vliv zemního tělesa na okolní krajinu zásah do přirozeného vodního režimu krajiny (vodonosná vrstva)... 33 6.8. Ochrana svahů tělesa železničního spodku proti erozi.... 35 6.8.1. Vegetační ochrana... 35 Katedra železničních staveb, 2/60

6.8.2. Technická ochrana... 39 6.8.3. Kombinovaná ochrana... 39 7. Odvodnění... 40 7.1. Otevřená odvodňovací zařízení... 40 7.1.1. Příkopy... 40 7.1.2. Zpevněný příkop v horninách... 43 7.1.3. Náhorní příkop... 43 7.1.4. Příkopové žlaby... 44 7.1.5. Ostatní otevřená odvodňovací zařízení... 44 7.1.6. Tvary a rozměry prefabrikovaných (betonových) prvků pro železniční stavitelství... 44 7.2. Krytá odvodňovací zařízení... 45 7.2.1. Drenáž (dříve trativod)... 45 7.2.2. Odvodňovací žebro... 47 7.2.3. Ostatní krytá odvodňovací zařízení... 48 8. Stavby železničního spodku... 48 8.1. Stěny se statickou funkcí... 48 8.2. Stěny s ochrannou funkcí... 51 9. Geosyntetika... 52 9.1. Druhy geosyntetik... 52 9.2. Funkce geosyntetik... 53 9.3. Přehled a značení geosyntetik... 54 10. Prostorové nároky projíždějících vozidel... 55 10.1. Průjezdné průřezy... 55 10.1.1. Průjezdný průřez Z-GC... 56 10.1.2. Průjezdný průřez Z-GČD... 57 10.1.3. Nástavec průjezdných průřezů na elektrizovaných tratích... 58 10.1.4. Rozšíření průjezdných průřezů v obloucích malých poloměrů... 58 10.2. Volný schůdný a manipulační prostor... 59 11. Poznámka na závěr... 60 12. Literatura... 60 Katedra železničních staveb, 3/60

2. Seznam obrázků Obr. 1 - Hlavní části železničního tělesa... 6 Obr. 2 - Hlavní části tělesa železničního spodku... 6 Obr. 3 - Kolejové lože stykované koleje v přímé... 7 Obr. 4 - Kolejové lože stykované koleje v oblouku... 7 Obr. 5 - Kolejové lože bezstykové koleje v oblouku o poloměru R 600m... 8 Obr. 6 - Kolejové lože stykované koleje v oblouku o poloměrech menších než 600 m 8 Obr. 7 - Pláň vodorovná, kolej bez převýšení... 9 Obr. 8 - Pláň vodorovná, kolej s převýšením... 9 Obr. 9 - Pláň jednostranně skloněná, kolej s převýšením... 10 Obr. 10 - Pláň oboustranně skloněná, kolej bez převýšení... 10 Obr. 11 - Pláň vodorovná, kolej bez převýšení... 10 Obr. 12 - Pláň vodorovná, kolej s převýšením... 11 Obr. 13 - Pláň skloněná, kolej bez převýšení... 11 Obr. 14 - Pláň skloněná, kolej s převýšením... 11 Obr. 15 - Pražcové podloží typ 1... 14 Obr. 16 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň oboustranně skloněná... 15 Obr. 17 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku skloněná a zemní pláň v oboustranném sklonu... 15 Obr. 18 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň v jednostranném sklonu přes celou šířku tělesa železničního spodku... 15 Obr. 19 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň jednostranně skloněná pouze na části spodku... 16 Obr. 20 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň jednostranně skloněná odvodněná podélnou drenáží... 16 Obr. 21 - Typ 3, zemní pláň oboustranně skloněná... 17 Obr. 22 - Typ 3, zemní pláň jednostranně skloněná... 17 Obr. 23 - Konstrukce pražcového podloží typ 4... 18 Obr. 24 - Konstrukce pražcového podloží typ 5 na zvětrávajících horninách... 19 Obr. 25 - Konstrukce pražcového podloží typ 5 na nezvětrávajících horninách... 20 Obr. 26 - Typ 6, zvětšení únosnosti zemní pláně pomocí vrstvy zlepšené zeminy zřizované zemní frézou... 21 Obr. 27 - Typ 6, stabilizace z dovezeného materiálu... 22 Obr. 28 - Odstupňování sklonů svahu v náspu... 24 Obr. 29 - Odstupňování sklonů svahu v zářezu... 24 Obr. 30 - Příklad řešení zářezu... 25 Obr. 31 - Porovnání plochy výkopu pro různé varianty řešení odvodnění... 25 Obr. 32 - Příklad řešení zářezu v horninách nezvětrávajících... 26 Obr. 33 - Příklad řešení zářezu v horninách zvětrávajících... 27 Obr. 34 - Příklad náspu z nesoudržných zemin na podloží příznivých vlastností... 28 Katedra železničních staveb, 4/60

Obr. 35 - Příklad náspu s jádrem ze soudržných zemin na podloží příznivých vlastností... 29 Obr. 36 - Základní rozměry svahových stupňů... 30 Obr. 37 - Konsolidační vrstva zlepšující únosnost podloží a) násep z nesoudržných zemin, b) jádro náspu ze soudržných zemin.... 32 Obr. 38 - Konsolidační vrstva s drenážní funkcí a) násep z nesoudržné zeminy, b) jádro náspu ze soudržné zeminy... 33 Obr. 39 - Příklad odvodnění vodonosné vrstvy u zářezu... 35 Obr. 40 - Vegetační ochrana na svazích zářezu a) příkop nezpevněný, b) příkop zpevněný... 38 Obr. 41 - Vegetační ochrana na svazích náspu a) pražcové podloží bez konstrukční vrstvy, b) pražcové podloží s konstrukční vrstvou... 38 Obr. 42 - Ochrana svahu náspu před účinkem proudící vody záhozem z lomového kamene... 39 Obr. 43 - Ochrana svahů travními rohožemi a) zářez, b) násep... 40 Obr. 44 - Základní rozměry zpevněných příkopů a) hloubka příkopu od pláně tělesa železničního spodku, b) hloubka příkopu od zemní pláně (a) i b) musí být splněny zároveň)... 42 Obr. 45 - Základní rozměry nezpevněných příkopů a) hloubka příkopu od pláně tělesa železničního spodku, b) hloubka příkopu od zemní pláně (a) i b) musí být splněny zároveň)... 42 Obr. 46 - Umístění příkopů u paty náspu a) zpevněný příkop, b) nezpevněný příkop... 43 Obr. 47 Zpevněný příkop v horninách... 43 Obr. 48 - Příklad odvodnění pomocí příkopového žlabu... 44 Obr. 49 Standardní rozměry některých základních prefabrikovaných odvodňovacích prvků.... 45 Obr. 50 - Způsoby provedení drenáží a) prostá drenáž, b) drenáž se zásypem obaleným geotextilie, c) drenáž s rýhou vyloženou geotextilií... 46 Obr. 51 - Monolitická opěrná stěna (a) a monolitická zárubní stěna (b)... 49 Obr. 52 - Zárubní gabionová stěna... 50 Obr. 53 - Opěrná stěna z gabionových košů s tahovými sítěmi pro stabilizaci vyšších konstrukcí... 51 Obr. 54 - Ochranná stěna ze stříkaného betonu... 51 Obr. 55 - Značení geosyntetik ve stavebních výkresech... 54 Obr. 56 - Průjezdný průřez Z-GC... 56 Obr. 57 - Průjezdný průřez Z-GČD... 57 Obr. 58 - Nástavec průjezdných profilů pro elektrizované tratě... 58 Katedra železničních staveb, 5/60

3. Základní názvosloví Základní názvosloví je zřejmé z Obr. 1 a Obr. 2. Obr. 1 - Hlavní části železničního tělesa Obr. 2 - Hlavní části tělesa železničního spodku 4. Kolejové lože Kolejové lože se vyznačuje svojí šířkou, tloušťkou, sklonem svých svahů, frakcí použitého kameniva a tvarem. Sklon svahů kolejového lože je vždy 1:1,25. Tloušťka kolejového lože t se měří ve svislici mezi ložnou plochou pražce pod nepřevýšenou kolejnicí a plání tělesa železničního spodku. Minimální tloušťka kolejového lože udává Tab. 1. Kolejové lože je tvořeno kamenivem předepsaných vlastností frakce 32,5/63. Materiálem kolejového lože je drcené kamenivo předepsaných vlastností. Mějte na paměti, že kamenivo do kolejového lože není totéž co štěrk. Na Katedra železničních staveb, 6/60

rozdíl od obyčejného štěrku frakce 32,5/63 musí materiál kolejového lože splnit ještě další požadavky, které jsou přesně definované v předpisu [1]. Druh dráhy Druh kolejí Druh pražců celostátní a regionální vlečky celostátní, regionální, vlečky traťové hlavní staniční předjízdné ostatní staniční všechny všechny Tloušťka kolejového lože t [mm] beton 350 dřevo 300 beton 250 dřevo 200 beton 250 dřevo 200 ocel 350 ocel Y 300 Tab. 1 - Minimální tloušťka kolejového lože dle druhu dráhy, druhu kolejí a druhu použitých pražců 4.1. Kolejové lože při užití stykované koleje Šířku a tvar kolejového lože pro stykovanou kolej lze vyčíst z Obr. 3 a Obr. 4. Obr. 3 - Kolejové lože stykované koleje v přímé Obr. 4 - Kolejové lože stykované koleje v oblouku Katedra železničních staveb, 7/60

4.2. Kolejové lože při užití bezstykové koleje Šířka a tvar kolejového lože u bezstykové kolej v přímé jsou shodné s kolejí stykovanou a jsou zobrazeni na Obr. 3. U bezstykové koleje v oblouku o poloměru R 600 m pokračuje kolejové lože na vnější straně ve sklonu daném převýšením až do požadované vzdálenosti 1700 mm od osy koleje, jak je patrno na Obr. 5. Obr. 5 - Kolejové lože bezstykové koleje v oblouku o poloměru R 600m U bezstykové koleje v oblouku o poloměru 600 m > R 500 m pokračuje kolejové lože na vnější straně ve sklonu daném převýšením a navíc dochází k rozšíření kolejového lože na vnější straně o 50 mm (na Obr. 6 plnou čarou). U bezstykové koleje v oblouku o poloměru R < 500 m se na vnější straně rozšiřuje šířka kolejového lože o 50 mm a navíc dochází k jeho nadvýšení o 100 mm (na Obr. 6 čárkovanou čarou). Obr. 6 - Kolejové lože stykované koleje v oblouku o poloměrech menších než 600 m 5. Pláň tělesa železničního spodku Tvar pláně tělesa železničního spodku je určen svou šířkou, sklonem a obecně i typem pražcového podloží (např. pro typ 1 splyne pláň tělesa železničního spodku se Katedra železničních staveb, 8/60

zemní plání, viz dále) a místem na trati, kde je pláň tělesa železničního spodku zřízena (např. širá trať na jednokolejné / dvojkolejné trati, stanice, atd.). 5.1. Pláň tělesa železničního spodku na jednokolejné trati Vodorovná pláň tělesa železničního spodku pro kolej bez převýšení má šířku 3 000 mm od osy, jak je vidět na Obr. 7. Obr. 7 - Pláň vodorovná, kolej bez převýšení Vodorovná pláň tělesa železničního spodku pro kolej s převýšením se rozšiřuje na vnější straně dle převýšení koleje (D) v místě řezu a to: pro 20 mm D 79 mm na šířku 3 100 mm od osy koleje, pro 80 mm D 150 mm na šířku 3 200 mm od osy koleje. Příklad takového uspořádání lze nalézt na Obr. 8. Obr. 8 - Pláň vodorovná, kolej s převýšením Skloněná pláň tělesa železničního spodku je (až na naprosté výjimky) ukloněna ve sklonu 5%. Její šířka je vždy 3 100 m nezávisle na tom, je-li na ní vedena kolej s anebo bez převýšení. Z hlediska směru úklonu rozlišujeme pláň jednostranně skloněnou (Obr. 9) a oboustranně skloněnou (Obr. 10). Jednostranně skloněnou pláň tělesa železničního spodku s výhodou použijeme, pokud je kolej v místě řezu převýšena. Směr sklonu pláně navrhujeme shodně s převýšením tak, aby došlo k úspoře materiálu kolejového lože a případně i k úspoře materiálu konstrukční vrstvy (viz části 6.2.2, 6.2.3 a 6.2.6). Příklad správně ukloněné pláně je na Obr. 9. Katedra železničních staveb, 9/60

Obr. 9 - Pláň jednostranně skloněná, kolej s převýšením Obr. 10 - Pláň oboustranně skloněná, kolej bez převýšení Vodorovná pláň tělesa železničního spodku se jednodušeji zřizuje, ovšem není zcela zajištěno odtékání srážkové vody. Proto se toto řešení doporučuje jen tehdy, pokud těleso železničního spodku má velmi dobré vlastnosti z hlediska vodního režimu (zemina velmi dobře propustná, silně odolná vůči namrzání). Pokud těleso železničního spodku tyto vlastnosti nemá nebo o nich máme jakékoli pochybnosti, navrhujeme z hlediska odtoku srážkové vody bezpečnější pláň skloněnou. 5.2. Pláň tělesa železničního spodku na dvoukolejné trati Šířka pláně tělesa železničního spodku na dvojkolejné (a vícekolejné) trati je určena jako součet osových vzdáleností jednotlivých kolejí (na širé trati normálního rozchodu obvykle 4 000 mm) a šířky krajních polí (krajním polem je v tomto textu myšlena vzdálenosti hrany pláně tělesa železničního spodku od osy krajní koleje). Pro vodorovnou pláň tělesa železničního spodku a kolej bez převýšení je šířka krajního pole 3 000 mm (viz Obr. 11). Obr. 11 - Pláň vodorovná, kolej bez převýšení Katedra železničních staveb, 10/60

Pro vodorovnou pláň tělesa železničního spodku a kolej s převýšením se rozšiřuje vnější krajní pole v závislosti na převýšení (viz Obr. 12) takto: pro 20 mm D 79 mm na hodnotu 3 100 mm, pro 80 mm D 150 mm na hodnotu 3 200 mm. Obr. 12 - Pláň vodorovná, kolej s převýšením U skloněné pláně tělesa železničního spodku a koleje bez převýšení je šířka krajního pole 3 200 mm (Obr. 13). Pláň je stejně jako u jednokolejné trati ukloněna (až na naprosté výjimky) ve sklonu 5%. Obr. 13 - Pláň skloněná, kolej bez převýšení Je-li pláň tělesa železničního spodku skloněná a kolej v daném místě převýšená, rozšiřuje se vnější pole podle převýšení o 100 mm, resp. o 200 mm. Způsob je znázorněn na Obr. 14. Na témže obrázku je také naznačeno místo, kde může docházet k problémům s maximální tloušťkou kolejového lože (viz část 4). Z obrázku lze také vyčíst, jakým způsobem je realizováno kolejové lože mezi kolejemi na vícekolejné trati. Obr. 14 - Pláň skloněná, kolej s převýšením Jednostranně skloněnou pláň na vícekolejné trati samozřejmě zřídit lze, ale její použití na širé trati většinou vede na nadměrnou spotřebu materiálu a proto se Katedra železničních staveb, 11/60

s tímto způsobem provedení pláně příliš nesetkáme. Nicméně tento způsob má své opodstatnění například u obloukového zhlaví. Ze stejných důvodů, které byly uvedeny v části 5.1, preferujeme za obvyklých podmínek pláň tělesa železničního spodku skloněnou. 6. Těleso železničního spodku Těleso železničního spodku musí zajistit dostatečně únosný a prostorově stabilní podklad pro železniční svršek. Těleso železničního spodku je tvořeno zemním tělesem, konstrukčními vrstvami a odvodněním. Tvar zemního tělesa závisí na vzájemné výškové poloze pláně tělesa železničního spodku a původního terénu. Z hlediska této polohy rozlišujeme násep (je-li pláň umístěna nad terénem), zářez (je-li pláň umístěna pod terénem) a odřez (pokud část pláně leží pod terénem a část nad terénem). 6.1. Požadavky na těleso železničního spodku Požadavky na těleso železničního spodku jsou zejména: prostorová stálost těleso železničního spodku musí zajistit dobrou oporu pro těleso železničního svršku tak, aby byly dodrženy všechny GPK, 2 únosnost při průjezdu železničního vozidla nesmí v žádném bodě tělesa železničního spodku nastat nevratné přetváření, ochrana proti promrzání za žádných klimatických podmínek po celou dobu životnosti tělesa železničního spodku nesmí dojít k promrznutí pláně tělesa železničního spodku a tím ke zhoršení vlastností celého tělesa nebo jeho části (prostorová poloha, únosnost, atd.). Těleso železničního spodku se navrhuje a posuzuje na únosnost a na odolnost proti promrzání. Výklad přesného postupu návrhu a posouzení obou kategorií není součástí tohoto textu (blíže viz [2]). Informace uváděné dále tedy slouží pouze k nastínění základních principů, používaných pro konstrukci tělesa železničního spodku. Při skutečném navrhování jsou jednotlivé požadavky a konstrukční detaily vždy uzpůsobeny konkrétní situaci. V Tab. 2 (na další stránce) je ke každému požadavku na těleso železničního spodku ze seznamu výše přiřazeno odpovídající technické opatření, které je do tělesa železničního spodku vkládáno, aby byly všechny požadavky splněny. Poznámka k Tab. 2: Mnoho technických opatření je v liniových stavbách realizováno vrstvením několika různých druhů zemin či jiných zrnitých materiálů na sebe. Je třeba si uvědomit, že sebelépe zvolené konstrukční vrstvy selžou, pokud nebude splněno 2 Geometrické parametry koleje Katedra železničních staveb, 12/60

filtrační kritérium (dle TNŽ 73 6949), tedy pokud se jedna vrstva zeminy bude moci zatlačit do vrstvy druhé. Pro zabránění tomuto nechtěnému a velmi často opomíjenému jevu je třeba mezi dotyčné vrstvy vložit geosyntetikum s filtrační (a případně i separační) funkcí. požadavek na těleso železničního spodku prostorová stálost únosnost souvisí s technické opatření viz část stabilita svahů náspu / zářezu celková stabilita násypu ochrana proti zvětrávání únosnost pláně tělesa žel. spodku / únosnost zemní pláně volba sklonu svahů 6.3 na str. 22 dle užité zeminy omezení výšky násypů / 6.3 na str. 22 zářezů tvorba laviček 6.4.3 na str. 26 propojení nového násypu s původním terénem při 6.5.3 na str. 29 vysokém sklonu původního terénu (svahové stupně) zlepšení únosnosti původního terénu pod násypem 6.6.1 na str. 31 (konsolidační vrstva zlepšující únosnost) zabránění vzedmutí podloží náspu - plavání náspu 6.6.2 na str. 32 (drenážní konsolidační vrstva) vegetační ochrana svahů 6.8.1 na str. 35 náspů / zářezů technické prostředky k ochraně svahů u hornin 6.4.3 na str. 26 (gabiony, kotvy+sítě, tížné 8.2 na str. 51 a zárubní zdi) typy pražcového podloží užití konstrukčních vrstev 6.2 na str. 14 vysoká propustnost kolejového lože 4 na str. 6 úklon a dobré zhutnění odvod dešťové pláně tělesa žel. spodku 5 na str. 8 (povrchové) vody ochrana svahů proti vodní erozi vegetační ochrana 6.8.1 na str. 35 boční příkopy, rigoly, drenáže 7 na str. 40 sklon zemní pláně a její 6.2 na str. 14 svedení do příkopu / a 7 na str. 40 ochrana proti namrzání drenáže odvod vsaku drenážní konsolidační dešťových vod vrstva (patřičně 6.6.2 na str. 32 odvodněná) u náspů z propustných zemin ochrana jádra násypu proti namrzání 6.5.2 na str. 28 vodní režim v zemním přerušení vzlínání vody do tělese zemního tělesa (drenážní konsolidační 6.6.2 na str. 32 vrstva) Tab. 2 - Technická opatření přijímaná k zajištění požadavků na těleso železničního spodku Katedra železničních staveb, 13/60

6.2. Typy pražcového podloží Jak bylo řečeno výše, těleso železničního spodku musí být dostatečně únosné, aby při průjezdu kolejových vozidel nedocházelo k jeho trvalé deformaci. Tato vlastnost se prokazuje výpočtem. Jeho postup je uveden v předpisu [2] a v tomto textu ho neuvádíme. Je zřejmé, že rozhodujícím faktorem pro únosnost tělesa železničního spodku bude únosnost zeminy (zemin), kterými je těleso tvořeno. Pokud tato únosnost není dostatečná, vkládají se do tělesa konstrukční vrstvy, které mají únosnost zlepšit. Podle použitých konstrukčních vrstev rozeznáváme šest typů pražcového podloží. 6.2.1. Konstrukce pražcového podloží typ 1 Pokud hloubíme zářez v dostatečně únosné zemině (případně sypeme násyp z dostatečně únosné zeminy), která má navíc velmi dobrou odolnost proti promrzání, mohou být splněny všechny podmínky na těleso železničního spodku kladené. V takovém případě pak nemusíme do pražcového podloží vkládat žádné konstrukční vrstvy a zemní pláň splyne s plání tělesa železničního spodku. Příklad konstrukce pražcového podloží typu 1 je uveden na Obr. 15. Obr. 15 - Pražcové podloží typ 1 6.2.2. Konstrukce pražcového podloží typ 2 Pokud původní zemina v místě výstavby železničního tělesa nesplňuje alespoň jeden z dvojice požadavků únosnost / nenamrzavost, je třeba mezi zemní pláň a konstrukci kolejového lože vložit konstrukční vrstvu. Tato vrstva je v drtivé většině případů tvořena štěrkodrtí 3 frakce 0/32 a její tloušťka h p se pohybuje v rozmezí 150-400 mm, přičemž minimální tloušťka je právě 150 mm. Konstrukční vrstva musí být nenamrzavá. Různé příklady konstrukce pražcového podloží typu 2 naleznete na Obr. 16 až Obr. 20. Hodnota h p v obrázcích značí tloušťku konstrukční vrstvy a kóty označují místo, kde se tloušťka konstrukční vrstvy v jednotlivých variacích pražcového podloží typu 2 měří. 3 Štěrkodrť je směs jemného a hrubého drceného kameniva. Naproti tomu stěrkopísek, je směs jemného a hrubého těženého kameniva. Katedra železničních staveb, 14/60

Obr. 16 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň oboustranně skloněná Obr. 17 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku skloněná a zemní pláň v oboustranném sklonu Obr. 18 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň v jednostranném sklonu přes celou šířku tělesa železničního spodku Katedra železničních staveb, 15/60

Obr. 19 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň jednostranně skloněná pouze na části spodku Obr. 20 - Typ 2, pláň tělesa žel. spodku vodorovná, zemní pláň jednostranně skloněná odvodněná podélnou drenáží Způsob odvodnění konstrukční vrstvy, prezentovaný na Obr. 20, představuje jakousi nouzovou variantu řešení pražcového podloží typu 2. Tato varianta se nabízí jako řešení v případě, že tloušťka konstrukční vrstvy musí být značná a její odvodnění do příkopu (pravidla viz dále) by si vyžádalo výstavbu velmi hlubokého příkopu. Ovšem je třeba si uvědomit, že v této situaci vedle sebe budujeme dva souběžné podélné odvodňovací prvky (příkop a drenáž). Oba dva prvky je třeba po určité délce buď vyústit na povrch anebo zaústit do vsakovací nádrže. Vzhledem k nízké poloze drenáže může být její vyústění na povrch problematické a její zaústění do nádrže si vyžádá značnou hloubku nádrže a tím i značné stavební náklady (nehledě na skutečnost, že kvůli vysoké hladině podzemní vody nemusí být vůbec možné vsakovací nádrž zřídit). Vždy je dobré zamyslet se nad tím, zda v dané situaci neexistuje vhodnější řešení odvodnění konstrukční vrstvy, např. použitím příkopového prefabrikátu nebo užitím vhodné výztužné geotextilie (geomřížky či geokompozitu), čímž dojde k redukci potřebné tloušťky konstrukční vrstvy a bude umožněno její bezproblémové odvodnění do příkopu. 6.2.3. Konstrukce pražcového podloží typ 3 Jestliže mezi konstrukční vrstvu z podloží typu 2 a zemní pláň přidáme jakékoli geosyntetikum (eventuálně i antivibrační rohož), vznikne typ 3. Katedra železničních staveb, 16/60

Přidání geosyntetika je realizováno zejména z těchto důvodů zvýšení únosnosti podloží s možností snížení potřebné tloušťky konstrukční vrstvy (výztužná geotextilie, geomřížka, geomembrána), separace konstrukční vrstvy od zeminy zemní pláně (filtrační a separační geotextilie), ochrana konstrukční vrstvy před účinky promrzání (filtrační geotextilie). Jednotlivé druhy geosyntetik, jejich vlastnosti, použití a značení jsou rozebrány v samostatné kapitole 9 na str. 52. Příklady konstrukce pražcového podloží typu 3 lze nalézt na Obr. 21 a Obr. 22. Obr. 21 - Typ 3, zemní pláň oboustranně skloněná Obr. 22 - Typ 3, zemní pláň jednostranně skloněná 6.2.4. Konstrukce pražcového podloží typ 4 Typ 4 představuje příklad užití betonových prefabrikátů v pražcovém podloží. Pražcové podloží typ 4 se sestává z podsypové vrstvy písku (umístěné na zemní pláň) a z prefabrikované betonové desky, umístěné pod kolejové lože. V současnosti se tento typ navrhuje jen velmi výjimečně. Místa na trati, která by si zasloužila podobné tuhé vyztužení, které poskytuje železobetonová prefabrikovaná deska, se v dnešní době snažíme ošetřit spíše použitím složitějších i vícevrstvých geokompozitů (viz typ 3). Informaci o tomto typu pražcového podloží zde uvádíme jen pro kompletní informaci, aby studenti počítali s tím, že při rekonstrukcích Katedra železničních staveb, 17/60

některých tratí mohou na železobetonové prvky v pražcovém podloží narazit. Příklad pražcového podloží typu 4 lze nalézt na Obr. 23. Obr. 23 - Konstrukce pražcového podloží typ 4 6.2.5. Konstrukce pražcového podloží typ 5 Pražcové podloží typu 5 představuje varianty řešení podloží pro vedení trati v horninách. V drtivé většině případů bude zářez budován v horninách, které jsou navětralé, rozpukané, namrzavé a často i všechno najednou. Takové horniny je třeba před stavbou železničního svršku opatřit ochranou proti zatékání srážkové vody do horninového podloží a tím zabránit jejich dalšímu zvětrávání. Tato opatření jsou realizována nejčastěji zřízením jakéhosi krytu horniny pomocí vrstvy z asfaltového betonu, z asfaltem obalovaného kameniva nebo z minerální směsi 4. Tento kryt je pokládán na vyrovnávací vrstvu z písku nebo štěrkodrti tloušťky od 50 do 100 mm. Pokládka je realizována pomocí finišeru ve dvou vrstvách tloušťky 40 až 60 mm. Po zatuhnutí je na kryt nasypána ochranná vrstva ze štěrkodrti tloušťky minimálně 150 mm, která chrání kryt při průjezdu strojní čističky kolejového lože a při ostatních pracích na železnici, vykonávaných mechanizací. Zemní pláň při vedení trati v horninách se volí ve sklonu 3 % 5. Příklad konstrukce pražcového podloží typu 5 je uveden na Obr. 24. 4 Minerální směsí se v této pomůcce nezabýváme, neboť s sebou nese určitá specifika, jejichž výklad přesahuje rámec tohoto textu. Použití minerálních směsí stanovuje předpis [2]. 5 Po horninách (resp. po asfaltovém krytu apod.) voda odtéká lépe než po zeminách, proto je předepsaný sklon menší. Katedra železničních staveb, 18/60

Obr. 24 - Konstrukce pražcového podloží typ 5 na zvětrávajících horninách Pokud bude zářez budován v horninách, které nejsou navětralé, a jsou dobře odolné proti další erozi i promrzání, šlo by teoreticky nasypat kolejové lože přímo na odtěžený povrch horniny zemní pláň. Praktická realizace této myšlenky naráží na skutečnost, že hornina s tak dobrým povrchem, který jí zaručuje odolnost proti erozi i mrazu, bude velmi kvalitní a tudíž bude spadat do vysoké třídy těžitelnosti. Vytvoření zářezu v této hornině si tak pravděpodobně vyžádá použití těžké mechanizace případně trhacích prací. Při tomto způsobu výstavby lze samozřejmě zajistit jen omezenou rovinatost zemní pláně. Po provedení výlomů se budou na zemní pláni dozajista vyskytovat i nadvýlomy různých velikostí. V těchto nadvýlomech se bude zadržovat srážková voda, která by v případě velkého nadvýlomu mohla po zmrznutí nadzvednout kolejové lože a tím narušit geometrickou polohu koleje. Proto je třeba nadvýlomy proti hromadění srážkové vody zabezpečit např. plombou z mrazuvzdorného betonu. Při budování zářezu v nezvětralých horninách tedy vytvoříme zemní pláň ve sklonu 3 % s co možná největší rovinatostí. Malé nadvýlomy (do několika cm hloubky) můžeme ponechat, větší nadvýlomy opatříme plombami z mrazuvzdorného betonu (např. C 12/15 XF2). Zemní pláň zakryjeme ochrannou vrstvou ze štěrkodrti tloušťky alespoň 150 mm, která umožňuje průjezd strojní čističky kolejového lože, a na této vrstvě zřídíme kolejové lože. Příklad takového řešení je uveden na Obr. 25. K řešení prezentovanému na Obr. 25 uveďme dvě poznámky: a) Nestane se často, aby byl zářez veden v hornině tak kvalitní, že nebude potřebovat žádnou ochranu proti erozi. Zde prezentované řešení tedy rozhodně není časté. b) V případě, že dojde při stavbě zemní pláně k vytvoření tak velkých nadvýlomů, že by jejich zaplombování vedlo k extrémní spotřebě betonu, je třeba tuto situaci řešit individuálně. Katedra železničních staveb, 19/60

Obr. 25 - Konstrukce pražcového podloží typ 5 na nezvětrávajících horninách 6.2.6. Konstrukce pražcového podloží typ 6 Konstrukce pražcového podloží typu 6 se uplatní v situaci, kdy není možno dosáhnout požadované únosnosti zemní pláně při použití konstrukce pražcového podloží typu 2 nebo 3, případně pokud by zřízení těchto typů vyžadovalo značné náklady (např. by vedlo na enormní tloušťku konstrukční vrstvy). V takovém případě je třeba únosnost zemní pláně dostatečně zvýšit. Zvýšení únosnosti provádíme v zásadě dvěma způsoby a) zřízením vrstvy zlepšením zeminy, b) zřízením stabilizované vrstvy (stabilizací). Zlepšení zemin je úprava zemin promísením s jinou zeminou (lepších vlastností, pro doplnění chybějící frakce zrnitosti apod.) nebo pojivem (vápno, cement, struska, popílek, chemická pojiva apod.) s cílem zlepšit fyzikálně-mechanické vlastnosti původní zeminy a umožnit či usnadnit tak její použití v podloží zemního tělesa nebo výjimečně v zemním tělese. Složení směsi pro zřízení vrstvy zlepšených zemin je nutno navrhnout na základě zkoušky poměru únosnosti CBR. Jako vstup tohoto návrhu slouží vlastnosti jednotlivých složek navrhované směsi, získané laboratorními zkouškami v akreditované laboratoři. Zlepšení zemin se provádí na místě. V průběhu výstavby je původní zemní pláň očištěna a její povrch rozrušen. Na takto připravenou zemní pláň je navezen materiál k promísení (zemina či pojiva), který se následně pomocí zemní frézy promísí s původní zeminou zemní pláně. Vzniklá vrstva zlepšené zeminy se pak uhutní na požadovanou míru a prokáže se její únosnost předepsanými zkouškami. Katedra železničních staveb, 20/60

Tloušťka vrstvy zlepšené zeminy h st musí být alespoň 300 mm po zhutnění. Vrstva zlepšené zeminy může být provedena v celé šířce zemní pláně, minimálně však do vzdálenosti 2,5 m od osy koleje. Při zřizování vrstvy zlepšené zeminy je třeba dodržet i další požadavky technologického postupu. Z nejdůležitějších jmenujme způsob pokládání a mísení, zejména při pokládání v pásech či ve více vrstvách, dobu zpracování, dobu ošetřování pro zajištění optimální vlhkosti, dobu zrání, a mnohé další. Rozbor těchto požadavků přesahuje účel tohoto textu, ale výraznou měrou rozhoduje o funkčnosti vrstvy zlepšené zeminy. Z tohoto důvodu je při skutečné realizace nutné tyto požadavky nastudovat v platných předpisech (viz [2]). Příklad užití zlepšených zemin v konstrukci pražcového podloží je zobrazen na Obr. 26. Obr. 26 - Typ 6, zvětšení únosnosti zemní pláně pomocí vrstvy zlepšené zeminy zřizované zemní frézou Stabilizace je způsob úpravy zemin, směsi zemin nebo jiného zrnitého materiálu pomocí pojiva nebo chemického stabilizátoru. Cílem stabilizace je zvýšit tlakovou pevnost výsledné směsi a její odolnost. Složkami stabilizační směsi mohou být jak vhodné zeminy (zlepšení čáry zrnitosti, zeminy s vyšší pevností apod.), tak pojiva (vápno, cement, struska, popílek, chemická pojiva apod.). Složení směsi pro zřízení vrstvy stabilizace je nutno předem navrhnout. Jako vstup tohoto návrhu slouží vlastnosti jednotlivých složek navrhované směsi, získané laboratorními zkouškami v akreditované laboratoři. Výsledné vlastnosti již hotové směsi je nutno prokázat laboratorními zkouškami dle předpisu [2]. Mísení směsi pro stabilizaci probíhá v mísícím centru, kde je dodržena vysoká přesnost dávkování a je zajištěno důkladné promísení všech složek směsi. Na stavbu je pak směs dopravována mísícími nebo nákladními vozy. Během přepravy je třeba Katedra železničních staveb, 21/60

směs chránit před vysýcháním a je nutné zabránit oddělení pojiva od materiálu. Dovezená směs je rozprostřena v požadované tloušťce na zemní pláň nejlépe pomocí finišeru. Zemní pláň je před pokládkou potřeba zbavit hrubých nečistot a urovnat do požadovaného sklonu, eventuálně přehutnit. Tloušťka stabilizované vrstvy h st musí být alespoň 250 mm po zhutnění. Vrstva stabilizace může být provedena v celé šířce zemní pláně, minimálně však do vzdálenosti 2,5 m od osy koleje. Při zřizování stabilizované vrstvy je třeba dodržet i další požadavky technologického postupu. Z nejdůležitějších jmenujme dobu zpracování, zajištění optimální vlhkosti směsi/stabilizované vrstvy po celou dobu od začátku mísení až po konce zrání, dobu a způsob ošetřování již položené vrstvy (zabránění odpařování vody ze směsi), dobu zrání, a mnohé další. Rozbor těchto požadavků přesahuje účel tohoto textu, ale výraznou měrou rozhoduje o funkčnosti vrstvy zlepšené zeminy. Z tohoto důvodu je při skutečné realizace nutné tyto požadavky nastudovat v platných předpisech (viz [2]). Příklad užití stabilizace je zobrazen na Obr. 27. Obr. 27 - Typ 6, stabilizace z dovezeného materiálu 6.3. Sklony svahů náspu a zářezu Předtím, než se dostaneme k popisu zemního tělesa náspu a zářezu, uvedeme informaci společnou pro obě varianty vedení trati vůči terénu. Posluchačům železničních staveb jsou již určitě známy zákonitosti mechaniky zemin a dovedou si představit způsob zabezpečení zemních svahů proti usmyknutí. Rozhodujícím parametrem v tomto zabezpečení je sklon svahu. Pakliže zvolíme správný sklon svahu, není třeba stabilitu svahu zajišťovat žádnými dalšími technickými prostředky a jedná se tak o nejlevnější variantu zabezpečení stability svahů. Konkrétní volba sklonu svahu závisí na druhu zeminy, ze které (ve které) je Katedra železničních staveb, 22/60

násyp (zářez) budován, zvoleném stupni bezpečnosti svahu, místních geologických podmínkách a výšce (hloubce) násypu (zářezu). Z hlediska geotechnického návrhu svahů náspu a zářezu lze svahy rozdělit na nízké a vysoké. Tato hranice byla v železničním stavitelství určena výškou náspu resp. hloubkou zářezu 6,0 m. Je třeba mít na paměti, že se jedná o hodnotu smluvní. Pokud je třeba navrhnout svah o výšce (hloubce) menší než 6,0 m, je třeba nejprve posoudit, zda pro návrh svahu platí standardní podmínky (zda např. svah neprotíná zvodnělou vrstvu, zda nezasahuje do vrstvy hornin, zda nebyla zemina v místě stavby již jednou konsolidována apod.). Pokud standardní podmínky platí, lze pro nízké svahy (výška menší než 6,0 m) použít doporučených sklonů uvedených níže v Tab. 3. zeminy horniny Materiál nesoudržné soudržné Sklon svahů Zářez Násep štěrk, štěrkopísek, písek, 1:1,25 ~ 1:1,75 hlinitý písek Svahové sutě od 1:1,75 - hlína, jíl 1:2 ~ 1:2,5 bez vegetační či technické ochrany 1:1,25 ~ 5:1 1 - při zřízení vegetační ochrany 1:1,25 při použití technické ochrany 1:1 a vyšších Pozn.: 1 Podle náchylnosti horniny ke zvětrávání. Současně platí, že u horniny náchylné ke zvětrávání musí být zabráněno její další erozi. Tab. 3 - Sklony svahů projektovaných za běžných podmínek Pokud je výška (resp. hloubka) násypu (resp. zářezu) vyšší než 6,0 m, je třeba k takovému svahu přistupovat jako k vysokému a tudíž z hlediska návrhu náročnějšímu. Pro účely studie či prvotních částí projektové dokumentace lze vysoký svah navrhnout pomocí tzv. odstupňování sklonů vysokých svahů. Toto odstupňování probíhá tak, že první sklon (označen 1:n 1 ) se určí podle druhu zeminy (viz výčet výše). Každý další sklon svahu se pak zřizuje o 0,25 ~ 0,50 pozvolnější. Tímto způsobem vznikne přirozené přitížení paty náspu (zářezu), které vyrovnává zvětšení tíhy smykového klínu způsobené nárůstem výšky náspu (zářezu). Postup odstupňování je patrný z Obr. 28 a Obr. 29. Je ovšem třeba mít na paměti, že výsledkem tohoto postupu je pouze hrubý návrh tvaru vysokého náspu (resp. hlubokého zářezu). Pro zajištění požadované úrovně bezpečnosti je nutné v projektu svah navrhnout a následně posoudit podle platných geotechnických norem. Katedra železničních staveb, 23/60

Obr. 28 - Odstupňování sklonů svahu v náspu Obr. 29 - Odstupňování sklonů svahu v zářezu Ke změně sklonu svahů dochází (mimo důvody popsané výše) ještě v jednom případě. S tímto případem se setkáváme hlavně u zářezů ve vícevrstvých pokryvných útvarech. Pokud narazíme na rozhraní dvou rozdílných vrstev zemin, musíme změnit sklon svahu tak, aby odpovídal geotechnickým vlastnostem vždy té vrstvě zeminy (ev. horniny) ve které je svah právě veden. 6.4. Zářez 6.4.1. Zářez v zeminách Celková podoba zářezu v zeminách je vlastně jakási skládačka jednotlivých správně zvolených částí. Únosnost zemní pláně je ošetřena správnou volbou typu pražcového podloží (uplatní se zde typy 1, 2, 3, a 6, viz část 6.2). Odvodnění zemní pláně, ev. případných konstrukčních vrstev, je zajištěno správnou volbou odvodňovacího prostředku (příkop, prefabrikovaná příkopová tvárnice apod., viz část 7), stabilita zářezu je pak zajištěna správnou volbou sklonů svahů zářezu, případně jinými technickými opatřeními (geosyntetika, zárubní zdi). Nedílnou součástí terénních úprav je i aplikace následné ochrany svahů (např. vegetační, ale i jiná). Příklad zářezu v zeminách lze nalézt na Obr. 30. Katedra železničních staveb, 24/60

Obr. 30 - Příklad řešení zářezu Na Obr. 31 je znázorněna varianta řešení zářezu s odvodněním pomocí příkopové zídky z prefabrikátů typu UCH. Na obrázku jsou současně vyznačeny obrysy výkopu pro zářez se zemními příkopy (čárkovaná čára) a pro zářez s příkopovými prefabrikáty typu UCB (tečkovaná čára). Je zřejmé, že užitím příkopové zídky z prefabrikátů dojde ke snížení plochy výkopu až o polovinu, ale tato skutečnost je vykoupena vysokou náročností celé konstrukce odvodnění. Realizace odvodnění z prefabrikátů (které má být trvale funkční) obecně vyžaduje řádově náročnější technologickou kázeň na pracovišti. Obr. 31 - Porovnání plochy výkopu pro různé varianty řešení odvodnění Detail konstrukce odvodnění s užitím prefabrikátu UCH viz Obr. 48 v části 7.1.3 na str. 44. 6.4.2. Zářez v horninách nezvětrávajících Zářez v horninách se liší podle toho, jedná-li se o horninu zvětralou či nezvětralou a hrozí-li její další zvětrávání. Pokud má hornina dobré vlastnosti a nehrozí její další zvětrávání, použije se typ pražcového podloží 1 (uveden na Obr. 15), dešťová voda se odvodní do podélného rigolu (viz Obr. 47 na str. 43) a svahy zářezu se vybudují strmé a ponechají bez ochrany. Příklad takového řešení lze nalézt na Obr. 32. Katedra železničních staveb, 25/60

Obr. 32 - Příklad řešení zářezu v horninách nezvětrávajících Pravá strana obrázku představuje situaci, kdy je hloubka zářezu menší než 4,0 ~ 6,0 m. Pokud je hloubka větší, je třeba strmou stěnu odstupňovat po 4,0 až 6,0 m zřízením laviček šířky alespoň 1,5 m, 6 skloněných v 5% úklonu směrem k trati, pro umožnění odtoku dešťové vody. Okraj laviček má být opatřen zábranou proti padání případných zvětralin. Lavičku je také třeba zřídit na hraně horninového zářezu v místě, kde hornina přechází v pokryvný útvar. I tato lavička by měla být opatřena zábranou. Sklon pokryvné vrstvy se upraví podle druhu zeminy, kterou je tvořen (viz část 6.3). 6.4.3. Zářez v horninách snadno zvětrávajících Jestliže je třeba vést trať v zářezu ze snadno zvětrávajících hornin, použije se konstrukce pražcového podloží typ 5 (viz Obr. 24), která zabraňuje proniknutí srážkové vody do horninového tělesa a tím zabraňuje jeho namrznutí a následné degradaci. Stěny zářezu není nadále možné ponechat bez ochrany a je třeba použít vhodné technické prostředky, aby bylo zabráněno jejich další erozi. Obvykle používané technické prostředky jsou např.: sklon svahů 1:1,25 a následná vegetační ochrana, pokrytí svahů sítěmi, zahřebíkování a zřízení ochranného prostoru před rigolem pro zachycení zvětralin, které propadnou oky sítí, 6 Skutečná šířka laviček může být i mnohonásobně větší. Některé realizované lavičky v oblastech s vysokým rizikem sesuvů mají šířku i 17,0 ~ 20,0 m. Katedra železničních staveb, 26/60

zřízení ochranné stavby (obkladní zeď monolitická, z prefabrikovaných ŽB dílců, trvalá ochrana ze stříkaného betonu, použití gabionů, případně recyklovaného materiálu). Příklad řešení zářezu v horninách snadno zvětrávajících je prezentován na Obr. 33. Obr. 33 - Příklad řešení zářezu v horninách zvětrávajících Na pravé straně obrázku je prezentována varianta pozvolného svahu s následnou vegetační ochranou. Tato varianta je nejjednodušší, environmentálně a esteticky nejpřijatelnější, ale žádá si poměrně velkou plochu výkopu. Na levé straně je prezentováno opatření technického rázu. Jelikož toto opatření dovoluje vyšší strmost svahů zářezu, používáme jej hlavně u hlubších zářezů. Plocha výkopu se tím zmenší, ovšem realizace technického opatření s sebou nese zvýšené finanční náklady. Poznámka ke stezce: Skutečnost, že je na Obr. 33 explicitně vyznačena stezka šířky minimálně 400 mm a na ostatních obrázcích explicitně vyznačena není, neznamená, že by se stezka zřizovala pouze u zářezu v horninách snadno zvětrávajících. Právě naopak, stezka šířky alespoň 0,4 m musí být zřízena v každém řezu po celé délce trati. 6.5. Násep Násep se buduje v okamžiku, kdy niveleta pláně tělesa železničního spodku leží nad niveletou původního terénu. Stejně jako zářez, i násep tvoří jednotlivé vhodně poskládané konstrukční části. Základem je správně zvolený typ pražcového podloží (viz část 6.2), dále je třeba ošetřit těleso náspu proti erozi a namrzání, těleso náspu správně založit, zabránit vzlínání podpovrchové vody do tělesa náspu a v neposlední řadě je třeba násep správně odvodnit. Katedra železničních staveb, 27/60

Z hlediska materiálu, ze kterého je nasypáno těleso náspu, rozlišujeme náspy s tělesem ze zemin nesoudržných (propustných, nenamrzavých) a zemin soudržných (nepropustných, namrzavých). Je zřejmé, že ideálním materiálem pro stavbu náspu je zemina propustná, nenamrzavá a dobře zhutnitelná. Zároveň platí, že se snažíme minimalizovat převoz zemin ze stavby a na stavbu a tím i minimalizovat finanční náklady stavby. Snažíme se tedy násyp stavět ze zeminy, kterou jsme v sousedním úseku stavby vytěžili. Odborně řečeno, snažíme se o vyrovnanou hmotnici. Žel, ne vždy je nám dopřáno hloubit zářez (a tím získat zeminu pro následný násep) v zemině propustné a nenamrzavé. Nicméně při použití náležitých technických opatření lze stavět těleso náspu i ze zemin méně vhodných (zeminy soudržné, nepropustné a mírně namrzavé). Z hlediska odvodnění povrchových vod tvoří násep vlastně sypanou hráz povrchové dešťové vodě. Proto musí být na straně přivrácené ke svahu vždy opatřen odvodňovacím příkopem (podrobnosti viz část 7.1). Pata náspu musí být od příkopu oddělena lavičkou šířky alespoň 1,0 m, ve sklonu alespoň 5 %. Rostlý terén lavičky chrání patu náspu před promáčením vodou. Lavička také umožňuje chůzi pracovníků při kontrole a čištění příkopu. 6.5.1. Těleso náspu ze zemin nesoudržných (propustných, nenamrzavých) Sypání náspu ze zemin nesoudržných představuje nejjednodušší konstrukci tělesa náspu. Jedinou konstrukční úpravou svahu po nasypání a zhutnění jeho vrstev je zřízení vegetační ochrany. Příklad náspu z nesoudržné zeminy je uveden na Obr. 34. Obr. 34 - Příklad náspu z nesoudržných zemin na podloží příznivých vlastností Na obrázku je uveden násep výšky menší než 6,0 m. Pokud by bylo třeba vytvořit násep vyšší, došlo by k odstupňování sklonu jeho svahů po výšce, jak bylo uvedeno v kapitole 6.3 na str. 22. 6.5.2. Těleso náspu ze zemin soudržných (nepropustných, namrzavých) Pokud není k dispozici dostatečné množství zemin nesoudržných a bylo by je třeba ve velkém množství na stavbu dovážet, lze tzv. jádro násypu zřídit ze zemin soudržných, jsou-li tyto ochráněny před účinky vody a před namrzáním. Ochrana jádra náspu sestává z těchto prvků: Katedra železničních staveb, 28/60

Typ pražcového podloží v konstrukci pražcového podloží musí být navržena konstrukční vrstva dostatečné tloušťky. V úvahu tedy připadá typ 2, 3 a 6. Ochranná vrstva proti promrzání ochranná vrstva je tvořena nenamrzavými zeminami tloušťky alespoň 600 mm. Zemina je nasypána po celé délce svahu po obou stranách. Konsolidační vrstva s drenážní funkcí pokud je násyp založen na soudržných zeminách a vodní režim v podloží není příznivý, mohlo by docházet ke vzlínání podzemní vody do jádra náspu a tím ho činit náchylnější k namrzání. Vzlínání vody je možno přerušit vložením konsolidační vrstvy, což je ve své podstatě jen dostatečně pórovitá vrstva, neboť jak známo, vzduchem voda nemůže vzlínat. Podrobnosti o návrhu konsolidační vrstvy viz část 6.6.2. Příklad náspu s jádrem ze soudržných zemin lze nalézt na Obr. 35. Všimněme si, že oproti Obr. 34 je tloušťka konstrukční vrstvy výrazně větší. To souvisí se skutečností, že soudržné zeminy bývají méně únosné a že konstrukční vrstva větší tloušťky také slouží jako ochrana jádra náspu proti namrzání. Při vyšším náspu by opět bylo nutné upravit sklony svahů. Obr. 35 - Příklad náspu s jádrem ze soudržných zemin na podloží příznivých vlastností Poznámka k Obr. 35: Pravděpodobnost, že bychom stavěli násep ze soudržné zeminy na podloží dobrých vlastností, je samozřejmě velmi nízká 7. V obrázku je tato možnost prezentována ze dvou důvodů. Prvním je skutečnost, aby obrázek neobsahoval příliš podrobností a nestal se tudíž nepřehledným. Druhým důvodem je pedagogická snaha, aby si čtenář uvědomil, že konsolidační vrstva a ochrana proti namrzání jsou dva rozdílné konstrukční prvky a je možno je použít i samostatně (byť případ použití pouze ochranné vrstvy bez vrstvy konsolidační je spíše vzácný). 6.5.3. Násep na svahu vysokých sklonů Je-li těleso náspu třeba založit na svahu, jehož přirozený sklon je větší než 1:6, hrozí usmyknutí základu náspu a jeho následné posunutí případně rozpad na části. Aby se 7 Protože podloží dobrých vlastností většinou znamená zeminu dobrých vlastností, které je v blízkosti stavby dostatek, a tedy bychom velmi pravděpodobně sypali celý násyp ze stejných zemin, jako je podloží. Katedra železničních staveb, 29/60

zabránilo tomuto jevu, je třeba základ náspu s rostlým terénem dostatečně provázat. Toho se docílí zřízením tzv. svahových stupňů, což jsou jakési schody, které vytvářejí vodorovné plošky, o které se může násyp opřít (jde vlastně o cílené zdrsnění potenciální smykové plochy tělesa náspu). Svahové stupně se zřizují v délce 1,0 ~ 3,0 m dle dispozice terénu, ovšem nikdy ne menší než 1,0 m. Výška svahových stupňů nesmí překročit 0,75 m. Povrch svahových stupňů se zřizuje ukloněný ve sklonu 1 ~ 2 % směrem ke hraně stupně pro zajištění odtoku srážkové vody během výstavby. Svahové stupně se musí zakládat v konsolidované zemině (tzn. v rostlém terénu, případně hutněném tělese náspu viz dále). Pokud se v místě zřizování náspů vyskytuje nekonsolidovaná vrstva (např. rozhrnutý štěrk po čištění kol. lože na svahu náspu), je třeba tuto nejprve odtěžit. Dotýká-li se svahový stupeň povrchu, je mezi jeho svislou a vodorovnou hranou ponecháno zkosení šířky 0,5 m ve sklonu původního terénu. Pokud je svahový stupeň zakládán pod úrovní původního terénu, ponechává se hrana bez zkosení. Vše výše popsané je názorně zobrazeno na Obr. 36. Obr. 36 - Základní rozměry svahových stupňů Mějte prosím na paměti, že i sklon svahů již existujícího náspu je svah se sklonem větším než 1:6. Proto je třeba při rozšiřování tělesa náspu (např. při zdvojkolejnění tratě) taktéž provázat starý násep s novým zřízením svahových stupňů. 6.6. Konsolidační vrstva Na začátku této kapitoly, která se věnuje tělesu zemního spodku, jsme uvedli některé vlastnosti, které by mělo těleso železničního spodku splňovat. Mezi nimi byl i požadavek, aby těleso železničního spodku přeneslo zatížení železničního svršku až do podloží. Z tohoto požadavku plynou pro násep dvě skutečnosti. Zaprvé musí být celý násep a jeho povrch dostatečně únosný. Tato vlastnost se zajišťuje správnou volbou druhu zeminy, ze které je násyp stavěn a typu konstrukce pražcového podloží, který slouží k lokálnímu zpevnění v místě pláně tělesa železničního spodku. O těchto problémech a jejich řešeních jsme se již v textu zmínili. Zadruhé je třeba, aby byl celý násep dobře založen, tedy aby se podloží náspu pod přitížením od Katedra železničních staveb, 30/60

náspu příliš nedeformovalo a aby tyto deformace (nějaké tam vždy vzniknou) byly pokud možno rovnoměrné. Jestliže není únosnost podloží dostatečná, je třeba ji zvýšit zřízením tzv. konsolidační vrstvy 8, která požadovanou únosnost podloží náspu zajistí. Krom požadavku na únosnost podloží náspu je také třeba ošetřit vzlínání podzemní vody do tělesa náspu při nepříznivém vodním režimu podloží a odvod povrchové vody, která se vsákla do tělesa náspu z propustných zemin, založeném na nepropustném podloží. I tyto problémy lze ošetřit vložením správně konstruované vrstvy zemin mezi těleso náspu a podloží. Tímto způsobem vzniká konsolidační vrstva s drenážní funkcí. Konsolidační vrstvu tedy zřizujeme ze dvou důvodů: zvýšení únosnosti málo únosného podloží konsolidační vrstva zlepšující únosnost, zabránění vzlínání vody z podloží do tělesa náspu a odvod vsáknuté vody při náspu ze zemin propustných, který je založen na podloží nepropustném konsolidační vrstva s drenážní funkcí. Konsolidační vrstva může plnit každou funkci zvlášť anebo může plnit obě funkce dohromady. Je zřejmé, že konstrukce obou typů konsolidačních vrstev je velmi odlišná. Tloušťka konsolidační vrstvy je vždy alespoň 300 mm. 6.6.1. Konsolidační vrstva zlepšující únosnost Jak bylo naznačeno výše, funkcí tohoto typu konsolidační vrstvy je zlepšit únosnost podloží náspu, je-li nedostačující, a zajistit rovnoměrné sedání náspu jako tuhého celku. Tato vrstva bývá většinou tvořena nasypávkou ze zeminy vhodných vlastností. Pokud je potřeba podloží výrazně zlepšit, lze užít i zlepšených zemin či stabilizačních směsí podobně, jako je tomu u konstrukce pražcového podloží typu 6, případně užít celou škálu geosyntetik. Příklad řešení náspu s konstrukční vrstvou lze nalézt na Obr. 37. 8 Výraz konsolidační vrstva pochází z geotechniky a tato vrstva byla primárně zřizována pro dosažení rovnoměrného sedání u velmi vysokých náspů. Katedra železničních staveb, 31/60