Земляное полотно представляет собою долговременное (расчетный срок службы 500 лет) сооружение из грунтов (песок, глина, скальные, торф, заторфованные, сапропели), на которых размещается верхнее строение пути и которые воспринимают статические нагрузки от верхнего строения пути и динамические нагрузки от подвижного состава. Земляное полотно предназначено также для выравнивания земной поверхности в пределах железнодорожной трассы и придания пути необходимого плана и профиля. Трассой железнодорожной линии называют ось железнодорожного пути на уровне бровок основания площадки земляного полотна; проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом линии, а проекция трассы на вертикальную плоскость трассы — продольным профилем. Элементами плана линии являются прямые, сопряженные с криволинейными участками через переходные кривые. Поперечным профилем (разрезом) земляного полотна называется поперечный разрез его вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси земляного полотна. Этот профиль определяет ширину земляного полотна наверху, крутизну откосов, расположение водотводных устройств и др. Земляное полотно может располагаться в выемке или на насыпи (рис. 9.2).
На однопутных линиях основная площадка земляного полотна имеет форму трапеции со средним элементом шириною 2,3 м, поднятым над уровнем бровки земляного полотна на 0,15 м. На двухпутных линиях основная площадка имеет форму треугольника, вершина которого выше уровня бровки земляного полотна на 0,2 м. Части земляного полотна, не закрытые верхним строением пути, называются обочинами.
Ширина земляного полотна поверху на прямых участках пути должна соответствовать верхнему строению пути и быть не менее 5,5 м на однопутных линиях и не менее 9,6 м на двухпутных линиях, а в скальных и дренирующих грунтах не менее 5,0 и 9,1 м соответственно на однопутных и двухпутных линиях. На кривых участках пути земляное полотно уширяется с внешней стороны кривой на 0,1—0,5 м в зависимости от величины радиуса кривой и категорий линий (I, II, III, IV, V). На двухпутных участках пути основная площадка земляного полотна в кривых еще уширяется за счет увеличения ширины междупутья. На станциях основную площадку земляного полотна делают значительно шире в зависимости от развития станции, условий работы на ней, необходимости установки в междупутьях различных устройств (опор связи и контактной сети, стрелочных постов и др.). Поверхность основной площадки земляного полотна имеет односторонний или двухсторонний уклон для стока воды.
Высота насыпи или глубина выемки обычно бывают от 1—2 до 20—30 м. При необходимости иметь большие рабочие отметки продольного профиля пути насыпи заменяются виадуками, а выемки — тоннелями. Земляное полотно сооружается по типовым или индивидуальным проектам. Первые для участков с простым инженерно-геологическими условиями и топографическими условиями без обоснования предварительными инженерными расчетами; вторые — для устройства земляного полотна в сложных природных условиях с проведением детальных инженерно-геологических изысканий и определением физико-механических и прочностных свойств грунтов для земляного полотна.
Индивидуальные проекты, в частности, составляются при возведении насыпей выше 12 м и выемок глубже 12 м; при возведении насыпей высотою меньше 12 м, расположенных на крутых неустойчивых косогорах, на болотах, в районах вечной мерзлоты, в подтапливаемых или подверженных размыву местах трассы железнодорожного пути.
Конструкция земляного полотна в зоне основной площадки для всех видов глинистых грунтов, кроме супеси, усиливается защитным слоем из дренирующего грунта в комбинации с геотекстилем или без него. Это необходимо для предотвращения мерзлотного пучения грунтов и образования деформаций основной площадки земляного полотна.
На устойчивость земляного полотна большое влияние оказывают атмосферные и грунтовые воды, так как грунт во влажном состоянии имеет меньшее сопротивление сдвигу, чем в сухом, и несущая способность его уменьшается. Кроме того, насыщение земляного полотна водой может привести к деформации основной площадки, выплескам, образованию балластных корыт (углубления на основной площадке под шпалами), пучин (местные поднятия грунта при замерзании воды в балластном слое и в теле земляного полотна), оползней (смещение земляных масс основания и откосов земляного полотна). Дня отведения атмосферной воды от пути вдоль насыпи прокладываются водоотводные канавы трапецеидального поперечного сечения с шириной по дну не менее 0,6 м. Такие же канавы предусматриваются вдоль бровки откоса выемки пути с ее нагорной стороны (нагорные канавы) для предотвращения поступления воды в выемку с прилегающей местности и разрушения ее откосов. Отвод воды с основной площадки земляного полотна и откосов выемки производится по кюветам трапецеидального поперечного сечения глубиною 0,6 м и шириною по дну 0,4 м. При пилообразном профиле земляного полотна по пониженным местам прокладываются продольные лотки или канавы.
Участки железных дорог, пролегающие по подножию горных склонов, могут подвергаться разрушениям селевыми потоками (грязекаменный поток), борьба с которыми ведется путем осушения и укрепления почвы горных склонов, устройства каменных стен, задерживающих потоки. Иногда сооружаются специальные галереи (селеспуски).
Для отвода от земляного полотна грунтовых вод применяют различные устройства: вертикальные, горизонтальные и комбинированные открытые дренажи (канавы, лотки); закрытые дренажи (траншеи, штольни). Простейшими видами горизонтального открытого дренажа является дренажная канава и лотки (железобетонные, бетонные, каменные, деревянные).
Из закрытых дренажей наибольшее распространение получили подкюветные дренажи (рис. 9.4) для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой земляного полотна галереи (рис. 9.5) и штольни (при глубине траншеи более10 м). Откосы земляного полотна укрепляют посевом трав, одерновкой, мощением камнем, покрытием фашинами. Для защиты откосов от разрушения волнами, льдинами и от выдувания грунта ветром (степи, пустыни) их укрепляют кустарниками с мощной корневой системой. Для защиты от сильных ударов льда применяют габионы (проволочные ящики с камнем), связанные между собою проволокой.
