ROZDZIAŁ 3
PODSTAWOWE WYMAGANIA TECHNICZNE

§3
Wymagania ogólne

1. Podtorze powinno być dostatecznie wytrzymałe i trwale oraz stanowić stateczną podstawę dla nawierzchni kolejowej.

2. Podtorze należy projektować, budować, modernizować i utrzymywać tak, aby:

1) w występujących warunkach klimatycznych i eksploatacyjnych nie ulegało ono nadmiernym trwałym i sprężystym odkształceniom, zagrażającym bezpieczeństwu ruchu, bądź też stwarzającym potrzebę zbyt częstych napraw nawierzchni,
2) koszty budowy i eksploatacji były możliwie małe, bez pogarszania walorów użytkowych,
3) zapewniona była możliwość łatwego, także zmechanizowanego prowadzenia robót podtorzowych oraz innych robót wykonywanych w jego obrębie (robót nawierzchniowych, trakcyjnych, teletechnicznych itp.),
4) budowla nie powodowała nadmiernych zakłóceń w krajobrazie i środowisku (zanieczyszczenie środowiska, pogorszenie warunków życia i pracy na obszarach przyległych).

3. Wymagania te spełnia się poprzez:
1) stosowanie odpowiednich materiałów,
2) właściwe ułożenie, zagęszczenie i odwodnienie materiału oraz budowli, w tym nadanie jej odpowiedniego kształtu wynikającego z przepisów i warunków miejscowych,
3) niedopuszczanie do wystąpienia w eksploatacji podtorza warunków gorszych niż założone na etapie projektowania, tzn. właściwe konserwowanie oraz wykonywanie wszystkich niezbędnych napraw i modernizacji budowli.

§4
Kształtowanie przekroju poprzecznego podtorza

1. Wymiary geometryczne podtorza dostosowuje się do wymagań eksploatacyjnych z zachowaniem warunków obowiązującej skrajni budowli, przy czym ze względu na przewidywany zasięg maszyn do napraw podtorza nie należy lokalizować żadnych urządzeń podziemnych w strefie min. 2,20 m w obie strony od osi toru i do głębokości min. 1,50 m od główki szyny w głąb podtorza.

2. Przekrój poprzeczny podtorza (przykład rys. 2).

3. Szerokość torowiska uzależniona jest:

a) na prostej od kategorii linii, rodzaju nawierzchni, skrajni oraz wymaganej szerokości ławy torowiska,
b) na tuku dodatkowo od wielkości przechyłki oraz poszerzenia skrajni zależącego od promienia tuku poziomego i przechyłki, w tym również od zróżnicowania wielkości przechytek w tukach: zewnętrznym i wewnętrznym. Szerokość torowiska każdej linii kolejowej powinna zapewniać możliwość ułożenia toru bezstykowego na podkładach betonowych, przy zachowaniu minimalnej szerokości międzytorza 4,00 m dla linii magistralnych i pierwszorzędnych oraz 3,75 dla pozostałych linii.

4. Przejście z przekroju stosowanego na szlaku do torowiska w przekroju jak dla stacji musi być uzyskane w odległości min. 5 m przed stykiem przediglicowym rozjazdu wejściowego na stację, przewidywanego dla układu docelowego torów na stacji.

5. Skarpy podtorza muszą mieć pochylenie zapewniające stateczność. Szczególnej analizy wymagają skarpy o wysokościach większych od:
a) 12 m w gruntach kamienistych, żwirowych, pospótkach,
b) 8 m w gruntach piaszczystych i piaszczysto-gliniastych,
c) 6 m w gruntach gliniastych i ilastych oraz na obszarach objętych eksploatacją górniczą i na terenie osuwiskowym. Dla skarp o mniejszych wysokościach typowe pochylenia można przyjmować wg tablicy l.

6. Poszerzenia nasypów należy wykonywać w sposób gwarantujący właściwe połączenie części dobudowanych z częściami istniejącymi (schodkowe) i uniemożliwiający tworzenie się zastoisk wód opadowych zarówno przy nasypach, jak i w ich wnętrzach (odpowiednie spadki oraz przepuszczalności gruntów).

Tablica 1 Typowe pochylenia skarp podtorza

§5
Wymagania dotyczące gruntów i innych materiałów

1. Grunty i inne materiały dobiera się uwzględniając ich przydatność wg tabl. 2 oraz wymagania dla materiałów przydatnych do budowy górnych warstw podtorza.

2. Przy poszukiwaniu gruntów i materiałów do budowy (naprawy) podtorza należy w pierwszej kolejności rozważyć przydatność gruntów miejscowych (w tym odzyskanych z przekopów oraz gruntów uzdatnionych), w następnej kolejności odpadów przemysłowych, na końcu gruntów z dodatkowych ukopów.

3. Górna część podtorza, na której jest ułożona nawierzchnia, musi charakteryzować się wystarczająca:
1) wytrzymałością doraźna (nośnością i sztywnością),
2) wytrzymałością eksploatacyjną (trwałością),
3) jednorodnością.

4. Dostateczną nośność i sztywność górnej części podtorza uzyskuje się budując ją z gruntów niespoistych nie zawierających więcej niż 20% cząstek mniejszych od 0,1 mm, albo zabezpieczając miejscowe grunty spoiste odpowiednimi pokryciami ochronnymi tak, aby (zob. obliczenia wytrzymałościowe warstw ochronnych zał. 1)
- w żadnym punkcie przekroju poprzecznego tej części nie występowały podczas eksploatacji siły przekraczające naprężenia dopuszczalne dla wbudowanych gruntów
- moduł odkształcenia torowiska określony metodą próbnych obciążeń nie był mniejszy od modułu podanego w tablicy 3.

Tablica 2 Przydatność gruntów i materiałów odpadowych do budowy podtorza

Uwaga: Tablica nie dotyczy materiałów znajdujących się bezpośrednio pod nasypką (wymagania określa § 5 ust. 3)

Tablica 3 Minimalne wartości modułu odkształcenia podtorza mierzonego na torowisku Eo [Mpa]

Uwagi:
wartości przed nawiasami dotyczy linii nowobudowanych i modernizowanych,
wartości w nawiasach dotyczą linii eksploatowanych i należy je przyjmować przy ocenie stanu podtorza, projeklowiniu napraw podtorza oraz określaniu potrzeby jego modernizacji symbol .* oznacza, że wartości tej nie określa się
wszystkie wartości dotyczą tzw. złych warunków hydrogeologicznych określonych przez stale przewilgocenie podłoża w przypadkach, kiedy do głębokości l,5 m poniżej główki szyny należy liczyć się z występowaniem wody w gruntach, lub gdy stopień konsystencji gruntu podtorza lc < 0,7;

gdzie:
Wl. granica płynności gruntu wg Casagrande'a
W-wilgotność gruntu
Ip wskaźnik plastyczności Ip = Wl. Wp
W p granica plastyczności

Jeżeli występuje czasowe przewilgocenie, co oznacza, że w obszarze do głębokości l .5 m od główki szyny należy liczyć się z okresowym występowaniem wody, lub gdy 0,75 < Ic < 1,0, wtedy podana wartość modułu można zmniejszyć o 10%. Jeśli natomiast nie wystepują dodatkowe przewilgocenia, lub gdy Ic > 1,0, wtedy minimalny moduł odkształcenia można przyjąć o wartości mniejszej o 20%.

5. Dostateczna trwałość górnej części podtorza zapewnia się przez użycie do budowy (modernizacji) gruntów:
1) odpornych na wodę, tzn. nie zawierających substancji rozpuszczalnych np. soli,
2) dobrze uziarnionych, tzn. dobrze zagęszczających się i nie ulegających rozgęszczeniu pod wpływem drgań (zob. sprawdzenie różnoziarnistości zał. 2),
3) odpornych na mróz tzn. niewysadzinowych warunek ten dotyczy wszystkich warstw podbudowy (zob. zapobieganie przemarzaniu zał. 2),
4) stabilnych mechanicznie na stykach poszczególnych warstw tzn. nie mieszających się' z innymi przylegającymi materiałami warunek ten zwłaszcza musi być spełniony dla styku podsypki z gruntem podtorza, natomiast nie wymaga się jego spełnienia dla styków gruntów z materiałami o trwałej strukturze, nie ulegającymi sufozji np. włókninami, gruntami stabilizowanymi (zob. sprawdzenie stabilności mechanicznej gruntów zał. 2),
5) dostatecznie wodoprzepuszczalnych; wskaźnik wodoprzepuszczalności kin dla gruntu znajdującego się bezpośrednio pod podsypką nie może być mniejszy od 10 m/s, przy czym wymaganie to nie musi być spełnione na szlaku w przypadku dobrego odwodnienia powierzchni torowiska (np. jeśli jest ono utwardzone i odpowiednio wyprofilowane w kierunku drenażu).

6. W celu zapewnienia dostatecznej jednorodności podtorza (uniknięcia efektu progowego) i umożliwienia stosowania jednakowej warstwy podsypki, grubości i konstrukcje górnych części podtorza powinny być niezmienne na całych szlakach lub grupach stacyjnych. Zmiany konstrukcji (sztywności) dopuszcza się w przypadku:
1) skomplikowanych warunków hydrologiczno-geologicznych,
2) torów lub ich odcinków o wyraźnie odmiennych funkcjach,
3) napraw podtorza.

Konieczne zmiany wprowadza się skokowo na międzytorzach oraz stopniowo na długości toru, na odcinkach nie krótszych od 10 m.

7. Jeśli wymagania dla górnej części podtorza określone w § 5 ust. 3 nie są spełnione, należy wbudować pokrycie ochronne zapewniające spełnienie tych wymogów. Pokrycie ochronne należy stosować także wtedy, gdy wymogi z § 5 ust. 3 są spełnione, ale pokrycie to pozwoli polepszyć stan innego elementu podtorza, np. umożliwi dopływ wód opadowych do dalszych jego warstw zbudowanych z gruntów spoistych itp.:
1) Rodzaje materiałów stosowanych do budowy pokryć ochronnych powinny wynikać przede wszystkim z przewidywanej ich skuteczności (z istniejących na danym odcinku warunków wodno gruntowych i eksploatacyjnych),
a) Materiały na warstwy ochronne dobiera się na podstawie wyników szczegółowych badań tych materiałów. Dobór gruntu na podstawie badań makroskopowych dopuszcza się dla warstw układanych na powierzchniach nie większych od 0,3 ha lub odcinkach o długości do 300 m,
b) Zasadniczo pokrycia ochronne wykonuje się z gruntów mineralnych, takich jak pospółki, żwiry, piaski, grys, klińce, a także mogą być budowane z materiałów odpadowych np. niesort kamienny, żużel hutniczy itp., przy czym zawsze muszą być spełnione warunki określone w żal. 2,
c) Przy braku odpowiednich materiałów do budowy pokryć można stosować grunty stabilizowane różnymi spoiwami (cement, wapno, bitum, żywice itp.). Dobór materiału warstwy polega na określeniu ilości potrzebnego spoiwa,
d) Cienkie pokrycia ochronne, zarówno przepuszczalne (min. włókniny, tkaniny techniczne), jak i nieprzepuszczalne (m.in. folie, powłoki bitumiczne) stosuje się jako elementy wzmocnień i zabezpieczeń wielowarstwowych, umożliwiających zmniejszenie grubości potrzebnej podbudowy i spełnienie określonych wymagań oraz zapobiegawczo w naprawach podtorza,
2) Niezależnie od rodzaju stosowanego materiału pokrycia ochronne układa się zgodnie z następującymi zasadami,
a) ze względów wykonawczych i eksploatacyjnych te same materiały powinny być układane na jak najdłuższych odcinkach, najlepiej na całych liniach,
b) długość odcinków, na których układane są pokrycia, powinna być większa od długości odcinków, na których występują niekorzystne warunki wodno-gruntowe (pokrycie pod rozjazdem układa się na długości 4-6 m większej od jego długości, w rejonie podejścia do mostu na długości 15-25 m; pod stykiem szynowym na długości 2-6 m),
c) długości odcinków przejściowych między istniejącym podtorzem, a podtorzem modernizowanym lub naprawianym nie mogą być mniejsze niż 10 m, przy czym muszą spełniać również wymaganie:

L>E/2,5 gdzie:

L długość odcinka przejściowego (m),
E orientacyjna różnica modułów ekwiwalentnych na poziomic torowiska na styku odcinków (MPa)

d) pokrycie układa się na całej szerokości torowiska, układanie na mniejszej szerokości jest uzasadnione jedynie w przypadku stosowania specjalistycznych maszyn lub bardzo dużych kosztów (konieczne jest wówczas wcześniejsze zapewnienie dobrego spływu wód opadowych z torowiska),
e) wody z pokryć ochronnych należy odprowadzać na skarpy nasypów, do rowów bocznych, drenażu wgłębnego, przy czym krawędzie pokryć nie mogą znajdować się niżej niż 15 cm ponad dnem rowu li;b poziomem wody innego odbiornika,
f) górna powierzchnia podtorza przed ułożeniem pokrycia musi być wyprofilowana ze spadkiem 4-5% w kierunku drenażu lub krawędzi torowiska; spadek taki jest wymagany również dla górnych krawędzi pokryć (z wyjątkiem pokryć przepuszczalnych na równiach stacyjnych),
g) ze względu na dokładność robót ziemnych oraz wciskanie się podsypki nie należy stosować warstw przepuszczalnych cieńszych od 15 cm i warstw nieprzepuszczalnych cieńszych od 10 cm (grubość ta może być zmniejszona do 6 cm w przypadku warstw bitumicznych),
h) ze względu na możliwość dostatecznego zagęszczania nie należy jednorazowo układać warstw grubszych niż 35 cm,
i) warstwy z materiałów sypkich należy zagęszczać tak, aby średni wskaźnik zagęszczenia nie był mniejszy od 0,97, natomiast pokrycia nie przepuszczalne muszą być jednorodne i zupełnie szczelne,
j) wszystkie pokrycia należy układać na takiej głębokości aby nie uległy uszkodzeniu w czasie pracy maszyn torowych; można przyjąć, że grubość warstw podsypki lub gruntu nad pokryciami nie powinna być mniejsza od grubości belki podtorowej oczyszczarki (20 cm) zwiększonej o:
-5 cm dla warstw z gruntów mineralnych, stabilizowanych i odsiewek,
-5-8 cm dla pokryć z włóknin i pap,
-10 cm dla warstw i powłok bitumicznych lub płyt betonowych.

§6
Wymagania dotyczące odwodnienia

1. Odwodnieniu podlegają wszystkie budowle i urządzenia kolejowe; w zakresie podtorza odwodnienie obejmuje:
- właściwe ułożenie przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych gruntów w budowli wraz z nadaniem jej odpowiedniego kształtu,
- wbudowanie niezbędnych urządzeń odwadniających.

2. Grunty i inne materiały powinny być wbudowywane w podtorze w taki sposób, aby możliwe było:
a) odprowadzenie, a w razie potrzeby także przepuszczanie niewielkich ilości wód opadowych spływających po powierzchni terenu lub podtorza,
b) odprowadzenie wód infiltrujących w podtorze i niedopuszczenie do ponownej ich infiltracji,
c) niedopuszczenie do podsiąkania wód podziemnych.

3. Sposoby odwadniania i stosowane w tym celu konstrukcje dobiera się na podstawie wyników badań i analiz, biorąc pod uwagę przewidywaną skuteczność odwodnienia, jego koszty, możliwości technologiczne, materiałowe i utrzymaniowe, wpływ na środowisko itp. (zob. § 7 - S 21).

4. Urządzenia odwadniające muszą spełniać następujące warunki:
1) muszą być skuteczne tzn. chronić drogę i urządzenia kolejowe przed zalaniem i w dostatecznym stopniu zmniejszać wilgotność gruntów podtorza:
a) krawędź torowiska przy ciekach i zbiornikach wodnych oraz na terenach zalewowych musi znajdować się co najmniej na rzędnej H, równej

H=Hw+hf+0,6m

gdzie:
Hw - rzędna stuletniej wysokiej wody (w przypadku zbiorników spiętrzających przyjmuje się rzędne wód tysiącletnich)
hf - wysokość fal wg danych hydrologicznych (fal nie uwzględnia się, jeśli ciek lub zbiornik ma szerokość nie większą od 50 m, a obliczenia wykonuje się dla wody stuletniej)
b) urządzenia odwadniające powinny powodować obniżenie poziomu wód gruntowych i dostatecznie szybki spływ wód ze wszystkich punktów warstw filtracyjnych,
- obniżone poziomy wód przyjmuje się równe 1,2 m mierząc od główek szyn na liniach eksploatowanych oraz równe 1,5 m w przypadku linii modernizowanych i nowobudowanych, nie płyciej jednak niż 0,5 m poniżej wszystkich instalacji elektrycznych,
- współczynnik c określający czas spływu wód opadowych warstwami filtracyjnymi określa wzór:

gdzie:
l - długość najdłuższej trasy przepływu wody w warstwie filtracyjnej (m)
k - współczynnik wodoprzepuszczalności materiału materiału warstwy filtracyjnej (m/s)
i - spadek trasy przepływu wody, tzn. spadek dolnej powierzchni warstwy filtracyjnej (części jedności)

Współczynnik c nie może być większy od:
c = 1,0 - dla warstw układanych w rejonach hamulców torowych,
c = 1,5 - dla warstw układanych w rejonach rozjazdów, urządzeń srk i automatyki,
c = 2,5 - dla pozostałych warstw filtracyjnych.
2) nie mogą niekorzystnie wpływać na stateczność odwadniania lub sąsiadujących budowli i urządzeń (zał. 3), w szczególności dotyczy to budowy drenaży przy nasypach i przekopach,
a) drenaż podziemny głęboki, odcinający lub zmniejszający dopływ wód gruntowych przy przekopie, na skarpie przekopu lub też rowem bocznym (wskazany jest drenaż zupełny odcinający dopływ) stosuje się według zasad pokazanych na rys. 4.

b) rowy przy przekopach można lokalizować w strefie teoretycznego klina odłamu gruntu tylko po stwierdzeniu, że grunt w tej strefie jest zwarty, a skarpa stateczna (zob. zał 9 poz 19).
c) umocnienia rowu muszą być szczelne na odcinkach, na których infiltrujące z rowów wody mogłyby zmniejszyć stateczność podtorza (dotyczy to m.in. rowów w gruntach w rejonach osuwisk, rowów przy przekopach)
3) muszą być dostatecznie odporne na najczęściej występujące oraz przewidywane czynniki destrukcyjne, takie jak: obciążenia, woda, mróz, chemikalia, zanieczyszczenia stałe itp.
a) przewody rurowe muszą spełniać wymagania wytrzymałościowe podane w zał. 4
b) na skrzyżowaniach z torami, drogami itp zbieracze i kolektory umacnia się przez obetonowanie lub umieszcza się je w osłonie żelbetowej lub stalowej, tak aby były one dostatecznie zabezpieczone przed oddziaływaniami eksploatacyjnymi,
c) jeśli lokalnie sieć odprowadzająca musi znajdować się w strefie przemarzania gruntów, to należy zabezpieczyć ją przed mrozami wg zał. 5
d) przy całkowitych wypełnieniach przekrojów ciągów, prędkości przepływu wód nie mogą być:
- mniejsze od 0,3 m/s, tj. prędkości, przy której następuje zamulenie, wyjątek stanowią:
* rowy boczne przeciające linie wododziałowe - dla takich rowów dopuszcza się na krótkich odcinkach spadki od linii wododziałowych równe 0,001
* poprzeczne koryta w rejonach hamulców, dla których dopuszcza się spadki równe 0,005
* lokalne drenaże rurowe na liniach eksploatowanych (np odprowadzające wodę z rozjazdów), dla których dopuszcza się spadki 0,005
- większe od prędkości, przy których następuje rozmywanie cieków lub niszczenie obudów (zob. zał. 6)
e) elementy drenarskie zbierające wodę (dreny, korytka) zabezpiecza się przed zamuleniem jednorodną zasypką filtracyjną z gruntu, kruszywa lub materiału odpadowego.
Zasypka ta:
- nie może być wrażliwa na mróz (zob. zał. 2),
- musi być dostatecznie przepuszczalna (zob. zał, 2),
- nie może w czasie eksploatacji ulegać rozkładowi powodującemu zauważalne zmniejszenie wodoprzepuszczalności materiału,
- musi na styku z gruntem podtorza spełniać warunek stabilności mechanicznej (filtracji) podany w zał. 2 - jeśli kryterium to nie jest spełnione zasypkę należy oddzielić włokniną spełniającą wymagania podane w zał. 7, albo dodatkową warstwą gruntu umożliwiającą spełnienie tego kryterium

- na stykach z elementami drenarskimi (z wyjątkiem elementów porowatych) musi spełniać wymagania:

2 d50 > e

gdzie:
d50 - średnica ziaren zasypki filtracyjnej, przy której masa ziaren mniejszych w zasypce wynosi 50%
e - średnica otworu lub szerokość szczeliny w elemencie drenarskim (dla rur drenarskich układanych "na styk" przyjmuje się e = 1 mm, zaś dla korytek układanych w rowach e = 2 mm)
Jeśli wymaganie to nie jest spełnione, to elementy drenarskie zabezpiecza się włókniną lub dodatkową warstwą gruntu.

4) nie mogą być uciążliwe dla środowiska naturalnego; polega to przede wszystkim na:
a) zapobieganiu zanieczyszczeniom wód powierzchniowych i gruntowych,
b) stosowaniu stref ochronnych w pobliżu miejsc czerpania wody pitnej, terenów zdrojowych, rezerwatów itp.,
c) zapobieganiu naruszeniu istniejących stosunków wodnych,
d) zapobieganiu niszczeniu terenów rolnych i leśnych oraz terenów użytkowanych w inny sposób,
e) możliwie małym ingerowaniu w warunki życia ludzi, zwierząt, roślin,
f) uwzględnieniu wpływu wód agresywnych na trwałość urządzeń odwadniających.
5) nie mogą utrudniać eksploatacji i utrzymania drogi kolejowe.
Górne części studzienek znajdujących się na drogach, dojściach i w rejonach wykorzy- stywanych do codziennej pracy umieszcza się równo z powierzchnią podsypki, terenu, drogi itp. Umieszczane w takich miejscach studzienki muszą mieć pokrywy dosta- tecznie wytrzymałe lub być zabezpieczone odpowiednimi obudowami.
6) muszą być tanie i proste w budowie i utrzymaniu.