2011
IKOD - Téma č. 3
Infrastruktura kolejové dopravy Ondřej Trešl 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-
2011
IKOD - Téma č. 3
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-
2011
IKOD - Téma č. 3
Tvary zemního tělesa TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU - ZÁKLADNÍ ČÁSTI -
-3-
2011
IKOD - Téma č. 3
-4-
2011
IKOD - Téma č. 3
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TRAŤ V NÁSPU lavička (berma)
konstrukční vrstva
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TRAŤ V NÁSPU VE SVAŽITÉM TERÉNU
-5-
2011
IKOD - Téma č. 3
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU
TRAŤ V ZÁŘEZU
zde se může vyskytnout tzv. náhorní (záchytný) příkop
konstrukční vrstva příkopy
TRAŤ VE SKALNÍM ZÁŘEZU
-6-
2011
IKOD - Téma č. 3
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-
2011
IKOD - Téma č. 3
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-
2011
IKOD - Téma č. 3
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-
2011
IKOD - Téma č. 3
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 -
2011
IKOD - Téma č. 3
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU NÁSEP Z NEVĚTRAVÉHO KAMENE
hodnoty „n“ vycházejí ze zatřídění zeminy
- 11 -
2011
IKOD - Téma č. 3
t … smykové tření v zemině
Stupeň bezpečnosti svahu (factor of safety): FS =
MP = 1,2 ÷ 1,5 MA
MP… moment sil ke středu smykové plochy působících proti sesuvu MA… moment sil ke středu smykové plochy působících sesuv
ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA „statická zatěžovací zkouška“ • nejpřesnější metoda zjišťování únosnosti zemní pláně (nebo libovolné konstrukční vrstvy) • nevýhody: trvá poměrně dlouho, vyžaduje speciální vybavení
1,5 ⋅ p ⋅ r E= y • • • •
E – modul přetvárnosti [MPa] p – specifický tlak na desku [MPa] r – poloměr zatěžovací desky (0,15 m) y – celkové zatlačení zatěžovací desky
- 12 -
2011
IKOD - Téma č. 3
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 -
2011
IKOD - Téma č. 3
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 -
2011
IKOD - Téma č. 3
ÚNOSNOST ZEMNÍHO TĚLESA „georadar“ • ukázka grafického výstupu z georadarového průzkumu v Sokolovské ulici v Praze Karlíně po povodních v roce 2002
KONSTRUKČNÍ TYPY tělesa železničního spodku • TYP 1 – 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 -
2011
IKOD - Téma č. 3
TYP 2
TYP 3
- 16 -
2011
IKOD - Téma č. 3
TYP 4
TYP 5
- 17 -
2011
IKOD - Téma č. 3
TYP 6
TĚLESO ŽELEZNIČNÍHO SPODKU • SPECIÁLNÍ KONSTRUKCE ŽELEZNIČNÍHO SPODKU TLUMÍCÍ HLUK A VIBRACE - PODŠTĚRKOVÉ ROHOŽE Z RECYKLOVANÝCH PNEUMATIK NEBO SMĚSI PRYŽE A ELASTOMERU
- 18 -
2011
IKOD - Téma č. 3
KROMĚ DOSTATEČNÉ ÚNOSNOSTI MUSÍ KONSTRUKCE KOLEJE VYHOVĚT I PODMÍNCE OCHRANY ZEMNÍ PLÁNĚ PŘED ÚČINKY MRAZU!
ZEMNÍ TĚLESO OCHRANA SVAHŮ • vegetační osetí, drnování, hatě, výsadba dřevin • technická rohože, odláždění, drátokamenné matrace, hřebíkování, kotvení, stříkaný beton, drátěné sítě • kombinovaná
- 19 -
2011
IKOD - Téma č. 3
ZEMNÍ TĚLESO OPEVNĚNÍ PATY SVAHU VE VODOTEČI
- 20 -
2011
IKOD - Téma č. 3
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 -
2011
IKOD - Téma č. 3
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU PŘÍKOP VE SKALNÍM ZÁŘEZU
- 22 -
2011
IKOD - Téma č. 3
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU MONOLITICKÁ PŘÍKOPOVÁ ZÍDKA
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU PŘÍKLADY PREFABRIKOVANÝCH BETONOVÝCH ŽLABŮ
- 23 -
2011
IKOD - Téma č. 3
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU POUŽITÍ BETONOVÝCH ŽLABŮ
- 24 -
2011
IKOD - Téma č. 3
PŘÍKOPOVÝ ŽLAB TVARU „J“
- 25 -
2011
IKOD - Téma č. 3
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU SVAHOVÉ SANAČNÍ ŽEBRO
ODVODNĚNÍ ŽEL. SPODKU PŘÍKLAD VSAKOVACÍHO PŘÍKOPU
- 26 -
2011
IKOD - Téma č. 3
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 -
2011
IKOD - Téma č. 3
opěrná zeď
zárubní zeď
kromě zemního tlaku odolává i užitnému zatížení
obkladní zeď
ochrana skalních svahů stříkaným (torkretovaným) betonem
- 28 -
2011
IKOD - Téma č. 3
různé tvary gabionů
příklad gabionové opěrné zdi
- 29 -
2011
IKOD - Téma č. 3
- 30 -
2011
IKOD - Téma č. 3
příklad opěrné zdi z krabicových dílců
příklad prefabrikované protihlukové stěny
- 31 -
2011
IKOD - Téma č. 3
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 rámový propustek
trubní propustek
- 32 -
2011
IKOD - Téma č. 3
STAVBY ŽEL. SPODKU PREFABRIKOVANÝ RÁMOVÝ DÍLEC DZR 8, POUŽÍVANÝ PŘEVÁŽNĚ PRO ZŘIZOVÁNÍ PODCHODŮ
STAVBY ŽEL. SPODKU TUNELY
- 33 -
2011
IKOD - Téma č. 3
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 -
