Příčné řezy železničních tratí širá trať

Příčné řezy železničních tratí – širá trať Pomůcka pro studenty (nejen) K137

ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra železničních staveb Marek Pýcha

Příčné řezy železničních tratí Širá trať

Učební pomůcka pro studenty (nejen) K137

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: [email protected]

Katedra železničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze

1/60 poslední aktualizace 3.4.2013



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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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





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 m8 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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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





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





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

celostátní a regionální

Druh kolejí

Druh pražců

Tloušťka kolejového lože t [mm]

traťové hlavní staniční předjízdné

beton

350

dřevo

300

beton

250

dřevo

200

beton

250

dřevo

200

ocel

350

ocel Y

300

ostatní staniční vlečky

všechny

celostátní, regionální, vlečky

všechny

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




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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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.





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





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





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





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

souvisí s

stabilita svahů náspu / zářezu

prostorová stálost

celková stabilita násypu

ochrana proti zvětrávání

únosnost

únosnost pláně tělesa žel. spodku / únosnost zemní pláně

odvod dešťové (povrchové) vody

ochrana proti namrzání

odvod vsaku dešťových vod

vodní režim v zemním tělese

technické opatření volba sklonu svahů dle užité zeminy omezení výšky násypů / zářezů tvorba laviček propojení nového násypu s původním terénem při vysokém sklonu původního terénu (svahové stupně) zlepšení únosnosti původního terénu pod násypem (konsolidační vrstva zlepšující únosnost) zabránění vzedmutí podloží náspu - „plavání“ náspu (drenážní konsolidační vrstva) vegetační ochrana svahů náspů / zářezů technické prostředky k ochraně svahů u hornin (gabiony, kotvy+sítě, tížné a zárubní zdi) typy pražcového podloží – užití konstrukčních vrstev vysoká propustnost kolejového lože úklon a dobré zhutnění pláně tělesa žel. spodku ochrana svahů proti vodní erozi – vegetační ochrana boční příkopy, rigoly, drenáže sklon zemní pláně a její svedení do příkopu / drenáže drenážní konsolidační vrstva (patřičně odvodněná) u náspů z propustných zemin ochrana jádra násypu proti namrzání přerušení vzlínání vody do zemního tělesa (drenážní konsolidační vrstva)

viz část 6.3 na str. 22 6.3 na str. 22 6.4.3 na str. 26 6.5.3 na str. 29

6.6.1 na str. 31

6.6.2 na str. 32 6.8.1 na str. 35 6.4.3 na str. 26 8.2 na str. 51 6.2 na str. 14

4 na str. 6 5 na str. 8 6.8.1 na str. 35 7 na str. 40 6.2 na str. 14 a 7 na str. 40 6.6.2 na str. 32 6.5.2 na str. 28 6.6.2 na str. 32

Tab. 2 - Technická opatření přijímaná k zajištění požadavků na těleso železničního spodku




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 štěrkodrtí3 frakce 0/32 a její tloušťka hp 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 hp 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.





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





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.





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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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 směsi4. 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.





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.





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.





Tloušťka vrstvy zlepšené zeminy hst 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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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 hst 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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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. Sklon svahů Zářez Násep

horniny

zeminy

Materiál nesoudržné soudržné

štěrk, štěrkopísek, písek, hlinitý písek Svahové sutě hlína, jíl

bez vegetační či technické ochrany

1:1,25 ~ 1:1,75 od 1:1,75 1:2 ~ 1:2,5 1:1,25 ~ 5:11

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:n1) 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.





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.





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.





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.







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.





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:











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 nízká7. 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.





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, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




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 vrstvy8, 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.





Obr. 37 - Konsolidační vrstva zlepšující únosnost podloží a) násep z nesoudržných zemin, b) jádro náspu ze soudržných zemin.

6.6.2. Konsolidační vrstva s drenážní funkcí Pokud je v podloží náspu nepříznivý vodní režim, tzn., že hrozí vzlínání podzemní vody z podloží do tělesa náspu, je třeba mezi náspem a podložím zřídit dostatečně pórovitou vrstvu, která by tomuto vzlínání zabránila. Stejně tak je třeba odvézt případné vsaky srážkové vody, které pronikly do tělesa náspu, tvořeného propustnými zeminami, ale nemohou se dále vsáknout do podloží náspu, je-li toto tvořeno zeminami nepropustnými. Podobně jako u parozábrany v pozemních stavbách víme, že nejlepší způsob, jak zastavit prostup vlhkosti konstrukcí, je vrstvička vzduchu. Konsolidační vrstva s drenážní funkcí je tedy většinou řešena jako nasypávka z dostatečně pórovitého materiálu (např. štěrkodrť 4/32, 4/63, 32/125, případně další materiály vhodných vlastností) s možností doplnění geosyntetiky s filtrační funkcí. Nezbytnou podmínkou pro správné fungování konsolidační vrstvy s drenážní funkcí je nezaplnění pórů mezi zrny frakce, ze které je tvořena, po celou dobu životnosti vrstvy. Jestliže dojde vlivem zatížení náspu ke vtlačení jemných částic podloží (např. jílů) do pórů štěrkodrti konsolidační vrstvy, její drenážní funkce se sníží anebo zmizí docela. Abychom zabránili těmto jevům, je třeba konsolidační vrstvu oddělit filtrační (případně i separační) geotextilií ze všech stran, ze kterých není splněno filtrační kritérium. Příklad řešení lze nalézt na Obr. 38.





Obr. 38 - Konsolidační vrstva s drenážní funkcí a) násep z nesoudržné zeminy, b) jádro náspu ze soudržné zeminy

6.6.3. Důležitá poznámka ke konsolidační vrstvě Konsolidační vrstva představuje složitý konstrukční prvek náspu. Správný návrh konsolidační vrstvy vyžaduje opatrný a promyšlený přístup a samotný návrh spadá pod geotechnickou odbornost. Zde prezentované postupy je tedy možno (obdobně jako odstupňování sklonů svahů) použít pro hrubý návrh tvaru železničního tělesa např. na úrovni studie. V pozdější fázi musí být projekt doplněn o samostatný návrh a posouzení nutnosti a rozsahu konsolidační vrstvy dle platných geotechnických norem. Vzhledem k technické náročnosti konsolidační vrstvy se ji snažíme navrhovat jen v nejnutnějších případech. Při skutečném navrhování tedy není konsolidační vrstva až tak častým jevem, jak by se z výuky železničního stavitelství mohlo zdát. Rozhodně není žádoucí její automatický návrh pod každým tělesem náspu.

6.7. Vliv zemního tělesa na okolní krajinu – zásah do přirozeného vodního režimu krajiny (vodonosná vrstva) V průběhu času, který uplynul od předpokládaného vzniku planety Země (dle současných poznatků miliardy let), se v každé části naší planety vytvořila funkční krajina. V každé krajině se vytvořil nějaký režim proudění povrchové i podzemní vody, nějaký režim eroze a nějaký životní cyklus fauny a flóry. Do těchto procesů člověk svou činností chtě nechtě zasahuje. Obzvláště u liniových staveb může být tento zásah markantní a celkovému dopadu stavby na okolní prostředí je potřeba věnovat patřičnou pozornost. Krom celkového vlivu stavby a jeho provozu na okolní prostředí EIA (který se u každé stavby posuzuje zvlášť) musí odpovědný projektant řešit i méně vzletné „detaily,“ které mají ovšem stěžejní podíl na celkové funkčnosti liniové stavby. Zásadní problém, který musí každý projektant řešit, je přetnutí přirozeného vodního režimu krajiny. Tento akt, kterému se při projektování liniových staveb lze jen velmi těžko vyhnout, se projevuje dvojím způsobem




 


u zářezů přetnutím vodonosné vrstvy zemního (skalního) podloží čímž dojde k vytvoření umělého pramene, u náspů stlačením vrstev podloží, změnou propustnosti jednotlivých vrstev podloží a tím k hromadění podzemní vody v podloží náspu, což může vést k „plavání“ celého náspu.

Řešení spočívá v časném předvídání těchto jevů a přizpůsobení projektu tak, aby se veškeré negativní vlivy podařilo eliminovat. Součástí každého projektu tak má být hydrogeologický posudek, který stanoví riziková místa liniové stavby a navrhne odpovídající řešení. Příklady některých opatření jsou ukázány dále. 



U zářezů je možné ve svahu zřídit dostatečně propustné drenážní žebro, které svede prosakující podpovrchovou vodu do odvodňovacího systému (příkop, drenáž, atd.). Při této aplikaci je samozřejmě nutné odvodňovací systém adekvátně nadimenzovat, aby byl schopen všechnu vodu bezpečně odvést. Příklad takového detailu je možné nalézt na Obr. 39. U náspů, u kterých hrozí nebezpečí plavání, je třeba vložit mezi původní terén a tělesno náspu konsolidační vrstvu. V tomto případě musí mít konsolidační vrstva funkci drenážní. Může být tvořena například štěrkodrtí frakce 4/32 (nebo 32/125 ev. 80/250) a musí být bezpodmínečně o odvodněna – musí být ukloněna ve sklonu alespoň 3% a voda do ní prosakující musí být svedena do podélné drenáže (patní drén), o separována – musí být zabráněno zanesení volných mezer ve štěrkodrti částečkami frakce 0/4. Tuto skutečnost lze zajistit obalením konsolidační vrstvy ze všech stran separační geotextilií. S výhodou lze v takovém případě využít i geosyntetik s drenážní funkcí (např.: geosíť či georohož). Oba dva druhy geosyntetik lze samozřejmě spojit v jednom geokompozitu.

Je třeba mít vždy na paměti, že změnou přirozeného režimu proudění podpovrchové vody dojde k dlouhodobému ovlivnění okolní krajiny. Okolí stavby může být ovlivněno oběma směry (voda se v krajině může začít hromadit, ale voda v krajině může začít i ubývat). Tato skutečnost bude mít vliv na faunu a flóru žijící resp. rostoucí okolo stavby, což může vyústit v závažné zemědělské či lesnické problémy. Vlhkost má ovšem podstatný vliv i na pevnostní charakteristiky zemin a hornin. Změna přirozeného vodního režimu tedy může ovlivnit charakteristiky okolních zemin a hornin, což v extrémních případech může vést až k dosažení mezního návrhového stavu liniové stavby.





Obr. 39 - Příklad odvodnění vodonosné vrstvy u zářezu

6.8.

Ochrana svahů tělesa železničního spodku proti erozi.

Svahy náspů a zářezů je třeba vždy chránit proti erozi. Pokud bychom svahy ponechali bez ochrany, došlo by k brzkému zanesení odvodňovacích prvků a vymíláním svahů by mohlo dojít k překročení návrhových stavů a tím ke vzniku Mimořádné události. Z hlediska použitých prostředků lze ochranu svahů tělesa železničního spodku dělit na ochranu   

vegetační (biologickou), technickou, kombinovanou.

Další text pojednává o ochraně svahů tvořených zeminami. O ochraně svahů z hornin jsme již mluvili v částech 6.4.2 a 6.4.3 na str. 25 a 26. 6.8.1. Vegetační ochrana Vegetační ochrana představuje nejjednodušší, nejlevnější a ekologicky a krajinotvorně nejpřijatelnější variantu ochrany svahů náspů a zářezů. Vegetační ochranu lze zřídit těmito způsoby: 



rozprostřením ornice a osetím, případně vysázením dřevin: vrstva ornice se rozprostře na zhruba upravený rostlý nebo sypaný terén v tloušťce 0,10 ~ 0,15 m, následuje osev příslušnými semeny či vysázení dřevin, smísením jalové zeminy s ornicí a osetím: povrch svahů se naruší a smísí s ornicí zhruba v poměru 1:1, povrch se oseje travním semenem,











hydroosevem: metoda spojující mulčování9 s osetím, umožňující vegetační ochranu na méně přístupných svazích a současně umožňující mechanizaci těchto prací, drnováním: obložení svahů drny, vhodné pro zabezpečení malých ploch, případně ploch s prudkým prouděním vody, kde by travnímu semenu nemusel být dopřán čas k zakořenění (vtoky do propustků, odstranění následků výmolu ap.), jedná se o mimořádné opatření, pleteninami a plůtky: svah je vyztužen tradičními ploty z vrbových prutů, jedná se o opatření mimořádně pracné, nákladné a tudíž je naprosto výjimečně použitelné (zejména ke stabilizaci svahů po vzniku erozních rýh a brázd).

Vegetační ochrana se zřizuje ve všech případech (vyjma níže vyjmenovaných) od úrovně zemní pláně po povrch původního terénu u náspů a od povrchu původního terénu do vzdálenosti 0,5 m od dna nezpevněného příkopu nebo až k hraně zpevněného příkopu u zářezů. Vegetační ochrana se nezřizuje    

na svahu příkopu přilehlém ke koleji při hloubce příkopu menším než 1,00 m od zemní pláně, na lavičkách mezi patou náspu a hranou příkopu, na stezkách, na svazích konstrukční vrstvy.

Tab. 4 poskytuje orientační přehled vhodnosti jednotlivých typů vegetační ochrany v závislosti na druhu zeminy a sklonu svahu, který má chránit.

9

Mulčování (nastýlání) je pokrývání povrchu zeminy látkami organického původu (sláma / řezanka, dřevitá vlna, hobliny, lesní stelivo, znehodnocené seno, rašelina, atd.). Mulčováním se vytváří kyprá vrstva na jalové zemině, případně se jím chrání kořenový systém rostlin po vysázení.




Druh zeminy svahu

Sklon svahu 1:1,5 až 1:2

Písky, hlinité písky, písčité štěrky, štěrkovité písky apod.

1:2 a plošší

strmější než 1:2

Hlinité a jílovité zeminy

1:2 až 1:2,5

1:2,5 a plošší

Zemina s alkalickou půdní reakcí

bez ohledu na sklon 1:2 a plošší

Spraše

bez ohledu na sklon


Vhodná ochrana osetí osetí do směsi jalové zeminy a ornice hydroosev osetí osetí do směsi jalové zeminy a ornice rozprostření ornice v tl. 0,10 až 0,15 m a osetí hydroosev osetí osetí do směsi jalové zeminy a ornice 1 hydroosev osetí osetí do směsi jalové zeminy a ornice rozprostření ornice v tl. 0,10 až 0,15 m a osetí 2 hydroosev osetí osetí do směsi jalové zeminy a ornice rozprostření ornice v tl. 0,10 až 0,15 m a osetí hydroosev osetí osetí do směsi jalové zeminy a ornice hydroosev rozprostření ornice v tl. 0,10 až 0,15 m a osetí a ochranný postřik hydroosev osetí do směsi jalové zeminy a ornice položení předpěstovaných travních koberců hydroosev drnování pleteniny 3

Úžlabí, erozní rýhy, brázdy ve všech bez ohledu zeminách, opevnění u na sklon prkenné plůtky čel propustků apod. Pozn.: 1 Vhodné pro nízké svahy o malé výměře. 2 Vhodné pouze pro krátké a suché svahy. 3 U zvlhlých a mokrých svahů, popřípadě i sesunutých svahů menších rozměrů. Tab. 4 - Vhodnost použití jednotlivých druhů vegetační ochrany





Příklad vegetační ochrany svahů zářezu lze nalézt na Obr. 40.

Obr. 40 - Vegetační ochrana na svazích zářezu a) příkop nezpevněný, b) příkop zpevněný

Na Obr. 41 je zobrazen rozdíl v aplikaci vegetační ochrany u konstrukce pražcového podloží bez a s konstrukční vrstvou.

Obr. 41 - Vegetační ochrana na svazích náspu a) pražcové podloží bez konstrukční vrstvy, b) pražcové podloží s konstrukční vrstvou





6.8.2. Technická ochrana Technická ochrana představuje opatření ke stabilizaci svahů náspu nebo zářezu, které je realizováno technickými prostředky. Používá se především na styku svahů s proudící vodou. Některé způsoby technické ochrany jsou vyjmenovány níže:     

dlažba, rovnanina z kamenů, obklady z kamenů, geosyntetika, gabiony apod.

Na Obr. 42 lze nalézt příklad ochrany svahů náspu záhozem z lomového kamene. U jakékoli technické ochrany před proudící vodou nesmíme zapomenout ochranný prvek dostatečně zahloubit pod úroveň dna, aby nedošlo k jeho podemletí.

Obr. 42 - Ochrana svahu náspu před účinkem proudící vody záhozem z lomového kamene

Informace o geosyntetikách lze nalézt v části 9 (str. 52) a informace o gabionech v části 8.1 (str. 48) věnované stavbám železničního spodku. 6.8.3. Kombinovaná ochrana Kombinovaná ochrana představuje spojení předchozích dvou přístupů, kdy jsou například velmi strmé svahy ochráněny geosyntetikem, pod které jsou vložena travní semena. Geosyntetikum zde plní ochrannou funkci travních semen před vodou a větrem do doby, než tato trvale zakoření. Některé možnosti kombinované ochrany jsou vypsány níže:




    


travní rohože, vegetační tvárnice, geotextilie ve spojení s hydroosevem, biodegradační rohože, protierozní síťovina apod.

Na Obr. 43 lze nalézt příklad použití travní rohože.

Obr. 43 - Ochrana svahů travními rohožemi a) zářez, b) násep

7. Odvodnění Pro správnou funkčnost tělesa železničního spodku je naprosto nezbytné zajistit odvod všech druhů vod, které by železniční spodek mohly ohrozit. Jedná se zejména o vodu srážkovou, která stéká po povrchu, vodu podpovrchovou či podzemní a srážkovou vodu, která se do tělesa železničního spodku vsákla. Všeobecně platí, že přítomnost vody v tělese železničního spodku způsobuje jeho nestabilitu a zhoršuje odolnost proti promrzání. Odvodnění železničního spodku musí být trvale funkční po celou dobu životnosti tratě a musí být odolné vůči vnějším vlivům. Nefunkční odvodnění je velmi častou příčinou problémů v konstrukci železničních tratí, jejichž odstranění stojí správce trati nemalé finanční prostředky. Odvodňovací zařízení dělíme na otevřená a krytá.

7.1.

Otevřená odvodňovací zařízení

Otevřená odvodňovací zařízení slouží převážně k odvodu vody z povrchu tělesa železničního spodku. Některé nejběžnější typy otevřených odvodňovacích zařízení jsou uvedeny níže. 7.1.1. Příkopy Příkopy odvádějí vodu ze zemní pláně a z přilehlých svahů náspů a zářezů. Příkopy představují nejlevnější, nejsnáze realizovatelnou, nejlépe udržovatelnou a podle zásady, co je jednoduché, to funguje, také nejvíce funkční typ odvodnění. Drobnou Katedra železničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




nevýhodou může být větší prostorová náročnost u zářezů, ale ta je většinou dostatečně vykompenzována výše jmenovanými výhodami. Z hlediska umístění a funkce rozeznáváme následující typy příkopů    

drážní příkopy – odvádí povrchovou vodu ze zemní pláně a přilehlých svahů, náhorní příkopy – jsou umístěny nad hranou zářezu, odvádějí vodu z přilehlého okolí, příkopy u koruny zdi – jsou umístěny v úrovni koruny zdi, odvádějí vodu z přilehlého svahu nad zdí, rigol – speciální typ příkopu hloubky do 0,3 m, většinou zpevněného, slouží k doplňkovému odvodnění, pokud je hlavní odvodnění realizováno jinak, než příkopem.

Z hlediska zpevnění rozlišujeme příkopy nezpevněné (hloubené přímo v podloží) a zpevněné (ochráněné technickým prvkem, např. příkopovou tvárnicí). Konstrukční zásady příkopů:    







u novostaveb je doporučeno vždy zřizovat zpevněný příkop, zpevněný příkop se musí zřídit, pokud je podélný sklon příkopu menší než 4 ‰ a větší než 25 ‰, hloubka příkopu měřená od pláně tělesa železničního spodku (PTŽS) musí být alespoň 0,5 m u vodorovné PTŽS a alespoň 0,35 m při skloněné PTŽS, zároveň musí být hloubka příkopu alespoň 0,15 m pod úrovní zemní pláně u nezpevněných příkopů, resp. horní hrana příkopové tvárnice musí ležet pod hranou zemní pláně u zpevněných příkopů, nezpevněné příkopy mají tvar lichoběžníku s šířkou dna alespoň 0,4 m a sklonem svahů 1:1,5 na straně ke koleji a 1:n na straně od koleje, kde n je sklon svahu zářezu a stanoví se podle druhu zeminy, ve které je zářez budován, při rekonstrukcích se připouští i kruhový či eliptický tvar nezpevněného příkopu, hloubka takového příkopu je alespoň 1,0 m, šířka pak mezi 1,5 ~ 2,0 m (často dle tvaru a rozměrů lžíce rypadla, kterým je příkop rekonstruován). Je-li na nějaký prvek kladeno více požadavků (např. současný požadavek na hloubku od PTŽS a hloubku pod zemní plání), musí být odvodnění konstruováno tak, aby splňovalo všechny tyto požadavky.

Na Obr. 44 jsou uvedeny základní rozměry a sklony zpevněných příkopů, na Obr. 45 pak totéž pro nezpevněné příkopy. Požadavky pod písmenem a) a písmenem b) musí být splněny současně.





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)

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)

Na Obr. 46 je zobrazena konstrukce příkopů u paty náspu.10

10

Pozn. k obrázku Obr. 46: Původní terén je v tomto obrázku nakreslen pouze schematicky, bez sejmutí ornice a dalších náležitostí.





Obr. 46 - Umístění příkopů u paty náspu a) zpevněný příkop, b) nezpevněný příkop

7.1.2. Zpevněný příkop v horninách Ačkoli zpevněný příkop vedený v horninách formálně patří do kapitoly příkopy, pro lepší orientaci čtenáře v textu se autor rozhodl umístit jej do samostatné části. Příkop hloubený v horninách se navrhuje zpravidla zpevněný. Požadavky na hloubku a šířku příkopu zůstávají v platnosti (hloubka alespoň 0,5 m, šířka alespoň 0,4 m). Nejčastěji je příkop v horninách realizován monoliticky anebo v kombinaci monolitických a prefabrikovaných prvků (např. různé typy obrubníků či nástupištní tvárnice apod.). Ukázka zpevněného příkopu vedeného v horninách je na Obr. 47.

Obr. 47 – Zpevněný příkop v horninách

7.1.3. Náhorní příkop Náhorní příkop se umisťuje nad zářez a slouží k zachycení vody z povodí nad zářezem. Hloubka náhorního příkopu je alespoň 0,5 m a hrana příkopu je umístěna ve vzdálenosti alespoň 1,0 m od hrany zářezu. Katedra železničních staveb, Fakulta stavební, ČVUT v Praze




7.1.4. Příkopové žlaby Příkopový žlab je betonový, většinou prefabrikovaný, prvek, který je po částech ukládán v místě příkopu. Výhodou použití příkopových žlabů je fakt, že mohou být zakryté a stát se tak součástí stezky, případně mohou částečně plnit funkci zárubní zídky a tím mohou redukovat plochu výkopu (tato skutečnost byla demonstrována na Obr. 31 na str. 25). Nevýhody příkopových žlabů jsou dvě. První spočívá ve skutečnosti, že odvodnění se v konečném důsledku uskutečňuje pouze odvodňovacími otvory ve stěnách prefabrikátu, které jsou zhruba jenom dvě až tři na jeden metr délky. Při byť jen částečném ucpání těchto otvorů (což v praxi není řídký jev) je funkčnost odvodnění značně omezena. Druhá nevýhoda pak vyplývá z první a je jí značná pracnost při realizaci tohoto typu odvodnění. V současných podmínkách se bohužel často nedaří tento typ odvodnění realizovat v patřičné kvalitě v důsledku čehož je funkčnost odvodnění pomocí příkopových žlabů často velmi nízká. Použití příkopových žlabů proto doporučujeme pouze do velmi stísněných poměrů. Příklad uložení příkopového žlabu lze nalézt na Obr. 48.

Obr. 48 - Příklad odvodnění pomocí příkopového žlabu

7.1.5. Ostatní otevřená odvodňovací zařízení Mezi ostatní otevřená odvodňovací zařízení patří např. skluzy, kaskády, horské a prahové vpusti, lapače splavenin, odpařovací a vsakovací příkopy apod. V tomto textu se jim nebudeme věnovat. Informace lze získat v literatuře [2] a [3]. 7.1.6. Tvary a rozměry prefabrikovaných (betonových) prvků pro železniční stavitelství Tvary a rozměry prefabrikovaných betonových prvků používaných v železničním stavitelství (příkopové tvárnice, příkopové žlaby, nástupištní a staniční prefabrikáty, prefabrikáty obkladních a zárubních zdí apod.) je nejlépe hledat u jednotlivých





výrobců, např. na [6]. Na Obr. 49 jsou uvedeny standardní rozměry některých základních betonových prefabrikovaných odvodňovacích prvků.

Obr. 49 – Standardní rozměry některých základních prefabrikovaných odvodňovacích prvků.

7.2.

Krytá odvodňovací zařízení

7.2.1. Drenáž (dříve trativod) Drenáž (dřívějším pojmenováním u železničních staveb trativod) je tvořena zemní rýhou a drenážním potrubím. Účelem drenáže je odvézt prosakující srážkovou a podzemní vodu z tělesa železničního spodku a jeho okolí. Z hlediska polohy drenáže vůči ose koleje dělíme drenáže na  

podélné – osa drenáže je rovnoběžná s osou koleje, představují nejtypičtější způsob vedení drenáže, příčné – osa drenáže je vedena zpravidla kolmo k ose koleje, používá se pouze tam, kde je potřeba převést drenáž na druhou stranu koleje. V takovém







případě musí být drenáž v místě křížení s kolejí správně vyztužena (podrobnosti viz [2] a [3]), náhorní – slouží k odvedení podzemních vod z vodonosné vrstvy nad železničním zářezem.

Z hlediska konstrukce drenáže rozlišujeme následující: 





Drenáž prostou: Drenáž prostá je tvořena pouze drenážní rýhou, vyplněnou vhodným propustným materiálem a drenážní trubkou uloženou na podsypu, ideálně ze stejného materiálu jako výplň drenážní rýhy. Jde o nejjednodušší typ drenáže, ale jeho provedení je podmíněno splněním filtračního kritéria mezi zeminou zemního tělesa a zásypem trativodní rýhy.11 Příklad prosté drenáže je uveden na Obr. 50, písmeno a). Drenáž se zásypem obaleným geotextilií: Není-li splněno filtrační kritérium a nelze-li tudíž zřídit drenáž prostou, vyřeší se problém s mísením zemin obalením zásypu drenážní rýhy vhodným geosyntetikem (nejčastěji geotextilií) s filtrační ev. separační funkcí. Příklad drenáže se zásypem obaleným geotextilií je uveden na Obr. 50, písmeno b). Drenáž s rýhou vyloženou geotextilií: Princip tohoto typu drenáže je shodný s předcházejícím typem. Používá se tam, kde je třeba použít separační geotextilii i v okolí drenážní rýhy (např. na rozhraní konstrukční vrstvy a zemní pláně). V tomto případě nedochází k přerušení geotextilie na hraně drenážní rýhy, ale geotextilie se plynule zahne do rýhy a následně se z ní opět vyvede. Příklad drenáže s rýhou vyloženou geotextilií je uveden na Obr. 50, písmeno c).

Obr. 50 - Způsoby provedení drenáží a) prostá drenáž, b) drenáž se zásypem obaleným geotextilie, c) drenáž s rýhou vyloženou geotextilií 11

Rozuměj, nesmí dojít k tomu, aby se zrna zeminy zemního tělesa vtlačovala do pórů zásypu drenážní rýhy, tím snižovala propustnost zásypu a tím v konečném důsledku snižovala odvodňovací schopnost drenáže.





U drenáží uvedených na Obr. 50 lze jako jednotnou výplň použít např. štěrkopísek (ŠP), štěrkodrť (ŠD), vysokopecní strusku nebo jiné vhodné materiály. Vhodnost jednotlivých materiálů vymezuje předpis [2], příloha 19. Konstrukční zásady platné pro všechny druhy drenáží: 

  

Pro drenážní trubky12 je možno použít trubky betonové, plastové, případně kameninové. Vnitřní průměr drenážních trubek je alespoň 0,09 m pro plastové trubky, 0,15 m pro ostatní druhy trubek. U plastových trubek musí být vnitřní povrch hladký, profilovaný se nepřipouští. Šířka drenážní rýhy musí být minimálně 0,4 m, vzdálenost mezi stěnami rýhy a drenážní trubkou musí být alespoň 0,15 m z obou stran. U podélných drenáží musí být bližší stěna drenážní rýhy vzdálena od osy koleje alespoň 1,6 m. Dno drenážní rýhy musí být alespoň: o 1,20 m pod niveletou TKP, je-li drenáž umístěna mezi kolejemi, o 1,35 m pod niveletou TKP, je-li drenáž umístěna pod stezkou při nezapuštěném kolejovém loži, o 0,3 m pod okrajem zemní pláně, o 0,65 m pod dnem příkopu, je-li drenáž umístěna pod příkopem, přičemž všechny relevantní podmínky musí být splněny společně.

 



 

Drenážní trubky z PVC musí být uloženy alespoň 1,2 m pod povrchem, není-li prokázána jejich nenamrzavost. Do drenážní rýhy se klade jen jedna trubka. Jsou preferovány trubky se svařovanými či pryžovými spárami. Není-li tomu tak, mají být spáry trubek chráněny proti odplavování jemných částic výplně obalením separační geotextilií. Drenáž je v pravidelných rozestupech přerušena revizními šachtami. Vzdálenost šachet se pohybuje v rozmezí 30 až 50 m. Drenáž mezi dvěma šachtami je vždy vedena přímo. Sklon podélných drenáží má být alespoň 5 ‰ u plastových drenážních trubek a 10 ‰ u trubek z ostatních materiálů. Jako výplň drenážní rýhy se použije vhodný propustný materiál (např. štěrkodrť 4/32, podrobnosti v [2] – příloha č. 19).

7.2.2. Odvodňovací žebro O užití odvodňovacího žebra již byla řeč v části 6.7, věnující se tělesu železničního spodku. Konstrukce odvodňovacího žebra je znázorněna na Obr. 39 (str. 38).

12

Drenážní trubka se od obyčejné trubky liší tím, že je dostatečně perforovaná. Kdybychom použili obyčejnou trubku, nemohla by do ní natéct žádná voda.





7.2.3. Ostatní krytá odvodňovací zařízení Mezi ostatní krytá odvodňovací zařízení patří např. svahová drenážní žebra, drenážní výusti, svodná potrubí, hlavní sběrače, všechny druhy šachet, odvodňovací vrty, vsakovací jímky, vsakovací žebra, vsakovací potrubí, geodrény, odvodňovací štoly apod. V tomto textu se jim nebudeme věnovat. Informace lze získat v literatuře [2] a [3].

8. Stavby železničního spodku Stavby železničního spodku zahrnují poměrně široký okruh staveb od propustků a podchodů po základy stožárů trakčního vedení. V tomto textu se budeme věnovat jen vybraným stavbám železničního spodku a to sice pouze stěnám. Stěny dělíme podle funkce na  

stěny se statickou funkcí (opěrné a zárubní), stěny s ochrannou funkcí (torkretové aj.).

8.1.

Stěny se statickou funkcí

Stěny se statickou funkcí slouží jako součást svahu zářezu nebo náspu. Jsou schopny přenést tíhu zeminy za nimi umístěnou a tak pomáhají ke zmenšení plochy výkopu resp. náspu. Z hlediska umístění rozlišujeme  

opěrné zdi: konstrukce zajišťující stabilitu zemního tělesa v náspu, zárubní zdi: konstrukce zajišťující stabilitu zemního tělesa v zářezu.

Rozměry opěrných a zárubních stěn musí být stanoveny statickým výpočtem na základě geologického průzkumu a místních podmínek. Opěrné a zárubní stěny musí být u paty odvodněny a u stěn z betonu a železobetonu musí být řešena jejich lícová a rubová ochrana proti působení vody či jiného agresivního prostředí. Příklad opěrné resp. zárubní stěny z monolitického betonu / železobetonu je uveden na Obr. 51 a) resp. Obr. 51 b).





Obr. 51 - Monolitická opěrná stěna (a) a monolitická zárubní stěna (b)

Kromě monolitických a prefabrikovaných betonových stěn je v současnosti hodně oblíben (obzvláště pro svou estetickou hodnotu) těžený kámen. Kamenné zdi tvořené tradičním zděním jsou nicméně na dnešní dobu poměrně drahou záležitostí a tak namísto nich nastupují systémy ze skládaného kamene – gabionové stěny. Gabionové stěny jsou tvořené koši z ocelového drátu, které jsou vyplněny skládaným drceným kamenem13. Nejběžnější základní modulové rozměry košů jsou uvedeny v Tab. 5. Pomocí skládání košů různé velikosti ve více řadách na sebe lze dosáhnout i značných výšek opěrných a zárubních gabionových stěn. Jednotlivé koše lze také částečně ohnout, případně nastřihnout a vložit do sebe, čímž lze v omezené míře vytvořit hladký oblouk či ostrý zlom gabionové stěny. Modulové rozměry gabionových košů [mm] 500x1000 1200x1000 2000x1000 500x500 1200x500 700x1000 1500x1000 2500x1000 700x500 1500x500 1000x1000 1800x1000 3000x1000 1000x500 1800x500

2000x500 2500x500 3000x500

Tab. 5 - Modulové rozměry gabionových košů

Oka sítí pro výrobu gabionových košů mají obvykle rozměry 100x100 mm, 100x50 mm nebo 50x50 mm. Na Obr. 52 je ukázka zárubní gabionové stěny založené na betonovém monolitickém základu. Je třeba vždy zvážit, zda by nad stěnou neměl být navíc ještě zřízen náhorní příkop.

13

Kámen vítězí pro svou vizuální hodnotu, ale jsou možné i jiné materiály, např. recyklovaná betonová drť velké frakce.





Obr. 52 - Zárubní gabionová stěna

Na Obr. 53 je ukázka opěrné gabionové zdi. V tomto obrázku jsou zobrazeny dva konstrukční prvky, které mohou být použit i každý zvlášť. Prvním prvkem jsou tahové sítě, které (jsou-li správně provedeny) přispívají ke stabilitě stěny a mohou tak výrazně zmenšit rozměry použitých gabionových košů. Návrh těchto sítí (délka, únosnost, materiál, provázání s tělesem náspu) vychází ze statického výpočtu. Druhým prvkem je založení stěny na vrstvě štěrkodrti tloušťky alespoň 0,2 m. Tento způsob založení gabionové stěny je ovšem podmíněn příznivými základovými poměry (zemina velmi dobře propustná, nenamrzavá).





Obr. 53 - Opěrná stěna z gabionových košů s tahovými sítěmi pro stabilizaci vyšších konstrukcí

8.2.

Stěny s ochrannou funkcí

K ochraně svahu zářezu ze snadno zvětrávajících hornin je možno použít ochranných stěn. Tyto stěny nemají statickou funkci, pouze chrání povrch svahu zářezu před vodní a větrnou erozí. Příklad ochranné stěny ze stříkaného betonu je na Obr. 54.

Obr. 54 - Ochranná stěna ze stříkaného betonu





9. Geosyntetika Úkolem této kapitoly je přiblížit posluchačům železničního stavitelství názvosloví výrobků a funkcí, užívaných ve spojitosti s geosyntetiky tak, aby studenti byly schopni rozlišovat mezi jednotlivými druhy a funkcemi a také aby je byli schopni smysluplně zakreslit do stavebních výkresů a opatřit správnými grafickými značkami. Informace v této kapitole jsou převzaty z publikace [5].

9.1.

Druhy geosyntetik

Z hlediska terminologie rozlišujeme následující geosyntetika: 









  

14

Geotextilie (GTX): Plošný, propustný, polymerní (syntetický nebo přírodní) textilní materiál, používaný na styku se zeminou nebo jinými materiály. o Netkaná geotextilie (GTX-N): Geotextilie vyrobená z urovnaných nebo nahodile orientovaných vláken, nekonečných vláken nebo jiných prvků propojených mechanicky, tepelně či chemicky. o Pletená geotextilie (GTX-K): Geotextilie vyrobená proplétáním oček z jedné nebo více přízí, nekonečných vláken nebo jiných prvků. o Tkaná geotextilie (GTX-W): Geotextilie vyrobená provazováním (obvykle v pravém úhlu) dvou nebo více soustav nití z nekonečných vláken, pásů nebo jiných prvků. Geomřížka (GGR): Plošná polymerní konstrukce sestávající z pravidelné otevřené síťoviny z pevně spojených tahových prvků, které je možné spojovat vytlačováním, pojením nebo spékáním a jejíž otvory jsou větší než její součásti. Geosíť (GNT): Geosyntetikum sestávající z rovnoběžných soustav žeber, uložených přes sebe a pevně spojených obdobnými soustavami v různých úhlech. Georohož (GMA): Trojrozměrná propustná konstrukce vyrobená z polymerních nekonečných vláken či jiných prvků (syntetických nebo přírodních), pojená mechanicky, tepelně nebo chemicky. Geobuňka (GCE): Trojrozměrná, propustná, polymerní (syntetická nebo přírodní), voštinová14 nebo podobná, buněčná konstrukce, vyrobená ze vzájemně propojených proužků geosyntetik. Geoproužek (GST): Polymerní materiál ve tvaru proužku o šířce max. 200 mm, používaný v kontaktu se zeminou nebo jiným materiálem. Georozpěrka (GSP): Trojrozměrná polymerní konstrukce určená pro vytváření vzduchového prostoru v zemině nebo jiných materiálech. Geosyntetická izolace (GBR): Geosyntetický materiál s nízkou propustností, jehož účelem je snížení nebo zadržování toku kapaliny. o Polymerní geosyntetická izolace (GBR-P): Průmyslově vyráběná konstrukce geosyntetických materiálů v podobě plošného prvku,

Voština je název pro prostorový prvek, který svou geometrií připomíná včelí plástev.







používaná v kontaktu se zeminami, která působí jako fólie a jejíž izolační vlastnosti zajišťují polymery. o Jílová geosyntetická izolace (GBR-C): Průmyslově vyráběná konstrukce geosyntetických materiálů v podobě fólie, používaná v kontaktu se zeminami, která působí jako fólie a jejíž izolační vlastnosti zajišťuje jílová (bentonitová) vrstva. o Živičná geosyntetická izolace (GBR-B): Průmyslově vyráběná konstrukce geosyntetických materiálů v podobě fólie, používaná v kontaktu se zeminami, která působí jako fólie a jejíž izolační vlastnosti zajišťuje živičná vrstva. Geokompozit (GCO): Vyrobený sdružený materiál, jehož alespoň jednu složku tvoří některé z výše jmenovaných geosyntetik.

9.2.

Funkce geosyntetik

Z hlediska funkcí geosyntetik rozlišujeme funkce 

    

Filtrační [F]: Zadržování zeminy nebo jiných částic, které jsou vystaveny působení hydrodynamických sil při současném umožnění průtoku kapalin geotextilií. Izolační (těsnící) [B]: Omezení migrace kapalin. Oddělovací (separační) [S]: Zabránění smísení sousedních odlišných zemin nebo zásypových materiálů, nesplňují-li tyto filtrační kritérium. Odvodňovací [D]: Shromažďování a odvod podzemní vody nebo jiných kapalin v rovině geotextilie. Ochranná [P]: Prevence nebo omezení místního poškození chráněného prvku nebo materiálu. Ochrana proti povrchové erozi [E]: Prevence nebo omezení pohybů zeminy nebo jiných částic po povrchu (např. svahů) vlivem větrné nebo vodní eroze.




9.3.


Přehled a značení geosyntetik

V následující Tab. 6 je uveden přehled geosyntetik ve vztahu k funkcím, které mohou plnit.

●

●

●

●

●

Vyztužování (R)

Ochrana (P)

Netkaná geotextilie (GTX-N) Tkaná geotextilie (GTX-W) Geomřížka (GGR) Geosíť (GNT) Georohož (GMA) Geobuňka (GCE) Geosyntetická izolace (GBR) Geokompozit (GCO)

Ochrana proti povrchové erozi (E)

Odvodňování (D)

Typ výrobku

Izolace (B)

●

Filtrace (F)

Oddělování (S)

Obvyklé funkce jednotlivých druhů geosyntetik

● ● ● ●

● ●

●

●

●

● ●

●

●

●

Tab. 6 - Přehled druhů geosyntetik ve vztahu k jejich funkci

Na následujícím obrázku je uvedeno grafické značení jednotlivých druhů geosyntetik.

Obr. 55 - Značení geosyntetik ve stavebních výkresech




10.


Prostorové nároky projíždějících vozidel

Je zcela zřejmé, že jakákoli železniční stavba by byla bez účelu, pokud by po ní nemohlo projet železniční vozidlo a tím naplnit účel dopravních staveb, totiž realizovat přepravu. Pro průjezd železničního vozidla musí být nad kolejí a v dostatečné vzdálenosti od kolejí ponechán prostor, do kterého nesmí zasahovat žádné pevné stavby či jejich součásti. Tomuto prostoru se říká průjezdný průřez. Současně je třeba pamatovat na skutečnosti, že na širé trati se nepohybují jen drážní vozidla, ale i drážní zaměstnanci. Pro jejich pohyb je na tělese dráhy taktéž vymezen příslušný prostor, který se nazývá volný schůdný a manipulační prostor.

10.1.

Průjezdné průřezy

Podle dokumentu [4] je průjezdný průřez (PP) definován jako: „obrys obrazce vozidla v rovině kolmé k ose koleje, jehož osa je kolmá ke spojnici temene kolejnicových pásů (TKP) a prochází středem koleje a který vymezuje vzdálenosti vně ležících staveb, zařízení a předmětů od osy koleje a od spojnic TKP, kromě případů, kdy z funkčních důvodů musí dojít ke styku těchto zařízení s drážním vozidlem.“ Zjednodušeně lze říci, že průjezdný průřez dostaneme tak, že uvážíme rozměry největšího drážního vozidla, které by na dráze za dobu její životnosti mohlo být provozováno, přičteme k němu kvazistatickou hodnotu dynamické výchylky (tzn. jakési „průměrné kývání za jízdy“) a přidáme dostatečné bezpečnostní přirážky (např. kvůli rukám a hlavám cestujících, které s velkou oblibou navzdory zákazům vystrkují z okének). Tomuto prostoru říkáme průjezdný průřez a nesmíme do něj umístit žádné překážky (jinak by logicky došlo ke kolizi a tím ke vzniku mimořádné události). Průjezdných průřezů existuje celosvětově mnoho typů. V tomto textu se budeme věnovat pouze dvěma, v ČR nejužívanějším, a to sice PP typu Z-GC a typu Z-GČD. Průjezdný průřez se naklání shodně s převýšením koleje.





10.1.1. Průjezdný průřez Z-GC Průjezdný průřez Z-GC je zobrazen na Obr. 56.

Obr. 56 - Průjezdný průřez Z-GC

Levá strana obrázku platí pro:    

traťové koleje (i na zastávkách), hlavní koleje ve stanicích a výhybnách, hlavní koleje v manipulačních kolejištích vleček, pro dopravní koleje pojížděné vlaky pro přepravu cestujících.

Rozšíření A-B platí pro zařízení a stavby na vnější straně krajních kolejí. Rozšíření C-D platí pro zařízení mezi kolejemi.

Pravá strana obrázku platí pro:   

ostatní koleje ve stanicích a výhybnách, ostatní koleje v manipulačních kolejištích vleček, rozšíření E-F platí pro všechny stavby a zařízení.





10.1.2. Průjezdný průřez Z-GČD Průjezdný průřez Z-GČD je zobrazen na Obr. 57.

Obr. 57 - Průjezdný průřez Z-GČD

Levá strana obrázku platí pro:    

traťové koleje (i na zastávkách), hlavní koleje ve stanicích a výhybnách, hlavní koleje v manipulačních kolejištích vleček, pro dopravní koleje pojížděné vlaky pro přepravu cestujících

Rozšíření A-B platí pro zařízení a stavby na vnější straně krajních kolejí. Rozšíření C-D platí pro zařízení mezi kolejemi.

Pravá strana obrázku platí pro:   

ostatní koleje ve stanicích a výhybnách, ostatní koleje v manipulačních kolejištích vleček, rozšíření E-F platí pro všechny stavby a zařízení.





10.1.3. Nástavec průjezdných průřezů na elektrizovaných tratích Na elektrizovaných tratích je třeba průjezdný průřez rozšířit i o plochu, kterou zabere elektrický vodič a sběrač hnacího vozidla. Tvar nástavce na PP je zobrazen na Obr. 58.

Obr. 58 - Nástavec průjezdných profilů pro elektrizované tratě

Výška nástavce se určí jako součet:    

výšky trolejového vodiče (základní 5500 mm), výšky sestavy trakčního vedení (určeno v ČSN 34 1530), izolační vzdálenosti části trakčního vedení od konstrukcí staveb (určeno v [1]), a zdvihu trolejového vedení (dle ČSN EN 50119).

Pro účely cvičení z předmětů železničního stavitelství bude pravděpodobně bohatě postačovat, pokud bude výška trolejového vedení nad TKP rozumně zvolena v rozmezí 6000 ~ 7000 mm. Pro důležitější práce (projekty, bakalářské a diplomové práce) ovšem doporučujeme dohledat v příslušných normových dokumentech platné rozměry. 10.1.4. Rozšíření průjezdných průřezů v obloucích malých poloměrů V obloucích malých poloměrů (R ≤ 250 m) je třeba rozšířit obě strany průjezdných průřezů podle Tab. 7.

Poloměr oblouku [m]

150 ≤ R ≤ 250

Zvětšení poloviční šířky v nástavci PP na průjezdného průřezu elektrizovaných na vnitřní straně na vnější straně tratích na obou oblouku oblouku stranách [mm] [mm] [mm] 50000

185

60000

225

2500

Pozn.: Poloměr R se dosazuje v [m]. Vypočtená hodnota se zaokrouhlí na 5 mm nahoru. Tab. 7 - Rozšíření průjezdného průřezu v obloucích malých poloměrů




10.2.


Volný schůdný a manipulační prostor

Volný schůdný a manipulační prostor (VSMP) je plocha, která slouží k bezpečnému a bezproblémovému pohybu drážních zaměstnanců. Šířka VSMP na širé trati je 3000 mm od osy koleje, výška pak 3050 mm od TKP přilehlé kolejnice15. Spodní část VSMP je vymezena povrchem stezky, nástupiště, rampy či jiným pochozím povrchem. V obloucích o poloměru rovném či menším než 250 m se šířka VSMP rozšiřuje podle Tab. 7 z části 10.1.4. V koleji s převýšením se zvětšuje VSMP na vnitřní stranu o hodnotu ∆

2,04 ∙ ,

kde D je převýšení v [mm]. Vypočtená hodnota se zaokrouhlí na 5 mm nahoru.

15

Tzn., že je-li kolej vedena v oblouku, pak je vnitřní VSMP položen níže než vnější. Rozdíl výšky VSMP musí být logicky roven převýšení.




11.


Poznámka na závěr

Drazí a vážení studenti, obrázky prezentované v tomto textu mají sloužit pouze jako ilustrace vykládané problematiky.

Zde nakreslené obrázky v žádném případě nepředstavují vzorové výkresy a nemůže k nim být tak přistupováno! Skutečný výkres samozřejmě obsahuje daleko více informací (výškové a šířkové kóty, popisy prvků a materiálů, detaily atp.), které se do ilustrací v této pomůcce vzhledem k prostorovým možnostem nedostaly. Pokud hledáte skutečně vzorové výkresy, budete bohužel muset použít jinou pomůcku anebo literaturu [3], která je k tomu účelu přímo stvořena.

Hodně úspěchů při Vašem železničním studiu přeje Marek Pýcha

Za cenné připomínky a korekturu děkuji následujícím spolupracovníkům z Katedry železničních staveb Fakulty stavební ČVUT v Praze: Martinu Lidmilovi, Petru Břešťovskému, Petru Kučerovi.

12.

Literatura

[1] [2] [3] [4]

Předpis SŽDC S3: Železniční svršek, platný od 1. 10. 2008 Předpis SŽDC S4: Železniční spodek, platný od 1. 10. 2008 Vzorové listy železničního spodku ČD Ž, platné od 29. 8. 2001 Norma ČSN 73 6320: Průjezdné průřezy na drahách celostátních, drahách regionálních a vlečkách normálního rozchodu, červen 1997 [5] Geosyntetika: funkce, popis, terminologie, symboly; IGS-CZ, říjen 2010 [6] Katalog prefabrikátů pro železniční stavby na www.zpsv.cz



Příčné řezy železničních tratí širá trať

Recommend Documents