Размещено на http://www.allbest.ru/

11

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИИ ПУТИ

Мотовилова А.В.

Непрерывный рост грузонапряженности, осевых и погонных нагрузок, повышение скоростей движения грузовых и пассажирских поездов требуют опережающего эти процессы усиления и улучшения конструкций пути. [1]

Основные направления развития народного хозяйства страны, предусматривающие в 1981-1985г.г. увеличение грузооборота железнодорожного транспорта на 14-15 % и пассажирооборота на 9 %, требуют повышения надежности и экономической эффективности всех технических средств железнодорожного транспорта в том числе верхнего строения пути. В этих условиях мобилизация резервов для повышения эффективности перевозочного процесса важная роль отводится более полному использованию преимуществ бесстыкового пути. [2]

Современная конструкция бесстыкового пути предусматривает уравнительные пролеты,состоящие из двух-четырех рельсовых звеньев длиной 12,5 м. Как показывает опыт эксплуатации,эта зона, включающая три-пять стыков на железобетонных шпалах, подвержена более интенсивным расстройствам, чем средняя часть плети бесстыкового пути. В настоящее время бесстыковый путь уложен более,чем на 50 тыс.км, где уравнительных пролетов насчитывается около 92 тыс. Повышение стабильности пути в зонах уравнительных пролетов позволит поднять эффективность бесстыкового пути и является актуальной задачей.

На современном этапе развития транспортной инфраструктуры в условиях скоростного (до 250 км/ч и более) и тяжеловесного (нагрузки до 300 кН/ось и более) движения необходимы бесстыковой путь на железобетонных шпалах и стабильное земляное полотно. Подбалластная зона последнего из глинистых грунтов при увлажнении и промерзании деформируется, поэтому требуется ее усиление.

Управление пути и сооружений ОАО «РЖД» в последние годы уделяет много внимания созданию конструкций, технологий и механизированных комплексов для повышения надежности пути на участках скоростного и тяжеловесного движения.[3]Так, широкое применение получили геотекстильные покрытия основной площадки земляного полотна, испытывались конструкции с защитными слоями большой толщины из балластных материалов, на многих перегонах уложили защитные покрытия (толщина более 0,2 м) с использованием объемных георешетокГеонеб, Геовеб, размещаемых под основной площадкой и засыпаемых увлажненным песком. Такая трудоемкая работа в длительные «окна» или на закрытых для движения поездов перегонах привела к необходимости создания специального механизированного комплекса производительностью до 150 м/ч.

Следует отметить, что геотекстильные покрытия в северных и северо-западных российских районах кальматируются пылеватыми фракциями, утрачивают фильтрационные качества, водоотведение (особенно без поперечного уклона покрытий) и требуют перфорации путевыми машинами [4]. Также подвергается сомнению целесообразность дорогостоящих покрытий с решетками Геонеб, поскольку уже через два года после их применения возникают просадки до 10 мм и не исключается выправка пути [5]. Специалисты Петербургского университета путей сообщения предложили укладку на основной площадке матов из синтетических материалов, которые снижают вибродинамические и шумовые воздействия подвижного состава, повышают упругость пути.Один из эффективных и перспективных способов стабилизации пути -- усиление подбалластной зоны органическими вяжущими [6]. Это подтверждают проведенные Ростовским государственным университетом путей сообщения (РГУПС) эксперименты, проводимые на стрелочных переводах, подбалластную зону которых усиливали асфальтобетонным (станция Таганрог I, рис. 1) и битумо-геотекстильным покрытиями (станция Батайск). Более чем семилетняя эксплуатация подобных стрелочных переводов показала, что на них не требуется выправка.

В соответствии с отчетными данными Таганрогской дистанции пути трудоемкость содержания в течение полугода усиленного перевода № 21 на 112 чел.-дней меньше, чем контрольного № 19. Таким образом, если провести стабилизацию, например, всех 4050 переводов только на главном ходу Северо-Кавказской дороги, то можно высвободить более 500 путейцев.

По предложениям РГУПСа, согласованным с Департаментом пути и сооружений, в 2010 г. при усилении основной площадки земляного полотна георешеткойГеонеб на перегоне Коноково--Овечка выполнили усиление подбалластной зоны (400 м) пути асфальтобетонным покрытием. Ленты путеизмерителей подтверждают стабильное положение рельсошпальной решетки во времени, отличное состояние рельсовой колеи. Следует отметить простую технологию устройства такого покрытия с использованием подгрунтовщика, асфальтоукладчика и катков. Не требуются новые механизированные комплексы, темп укладки покрытия составляет от 600 до 1000 м/ч, по сравнению с 150 м/ч при использовании механизированного комплекса.

Особенности усиления пути органическими вяжущими определяются свойствами материала, а именно высокой прочностью уплотненного асфальтобетона по модулю деформации Е (на поверхности Е = 200 МПа и более) и гидрофобными, гидроизолирующими характеристиками, что исключает избыточное увлажнение подстилающих грунтов и гарантирует их высокую несущую способность без проявления деформативности. Реализуются основные условия обеспечения высокой прочности грунтовой среды (с модулем деформации до 80 МПа) -- плотность грунта с коэффициентом не менее 1,0 и влажность Wв пределах раскатывания в течение всего года. По данным Кавжелдорпроекта, стоимость работ на 1 км пути органическими вяжущими (асфальтобетоном) составляет до 600 тыс. руб., общие затраты на полный комплекс укрепления пути объемной георешеткой -- до 6 млн руб. на 1 км (участок Коноково--Овечка).

Учитывая положительный опыт и эффективность усиления пути органическими вяжущими, представляется возможным применение этого метода в условиях скоростного и тяжеловесного движения. Предлагаемую технологию можно использовать при капитальном ремонте и реконструкции пути, кроме того, при строительстве вторых путей, а также новых специализированных магистральных линий для скоростного (Санкт-Петербург--Москва) и тяжеловесного движения.

Для того, чтобы широко применять рассматриваемый метод усиления пути органическими вяжущими (асфальтовыми, битумными, полимерными смолами) в РГУПСе разработаны типовые конструкции усиления стрелочных переводов, которые учитывают условия эксплуатации пути (категория дороги, класс, скорости движения и др.), а также природно-климатические факторы, деформативность земляного полотна (пучинные деформации и др.). Таким образом, в подбалластной зоне предлагаются следующие конструкции усиления:

- битумосинтетическое (БС) защитное покрытие (с геотекстилем и георешетками), которое можно укладывать со снятием и без разборки рельсошпальной решетки (рис. 2);

- асфальтобетонное (АБ) с поперечным уклоном на опорном слое из уплотненного старогодного балласта (рис. 3);

1 -- основная площадка; 2 -- остающийся подстилающий уплотненный старогодный щебень (опорный слой); 3 -- верхнее строение пути; 4 -- сплошное гидроизолирующее асфальтобетонное покрытие; 5 -- грунтовая среда подбалластной зоны; 6 -- послойно уплотненный балластный материал; 7 -- омоноличенныйрганическими вяжущими поверхностный слой балластной призмы

асфальтобетонное (АБОС) с поперечным уклоном на опорном слое (0,2 м) из уплотненного мелкощебеночного или песчано-гравийного материала (рис. 4);

1 -- основная площадка; 2 -- подстилающий опорный уплотненный мелкощебеночный слой на геотекстиле; 3 и 8 -- соответственно омоноличенные органическими вяжущими упрочненное основание и поверхностный слой балластной призмы; 4 -- верхнее строение пути; 5 -- сплошное гидроизолируюшее асфальтобетонное покрытие; 6 -- грунтовая среда подбалластной зоны; 7 -- послойно уплотненный балластный материаласфальтобетонное (АБОСП) с поперечным уклоном на опорном слое из уплотненного мелкощебеночного или песчано-гравийного материала и пенопластового слоя под ним (возможно с геотекстилем).

Усиливать подбалластное основание необходимо в комплексе с повышением стабильности и надежности (недеформируемости) балластной призмы.

Усиление подбалластной зоны надо проводить с одновременным повышением прочностных качеств балласта, отсыпая его послойно (двумя слоями), с последовательным уплотнением катками каждого слоя и омоноличиванием плеч и откосов балластной призмы битумной эмульсией.[7]

В условиях слабых грунтов подбалластной среды целесообразно использовать защитный слой, состоящий из асфальтобетонного покрытия в уровне основной площадки и подстилающего опорного слоя толщиной 0,2 м из мелкощебеночного или песчано-гравийного материала. При глубоком промерзании и возможных пучинных деформациях под защитным слоем рекомендуется укладывать пенопласт (покрытие АБОСП).

В конструкциях защитных покрытий при усилении стрелочных переводов следует применять мелкозернистые горячие плотные асфальтобетонные и щебнема-стичные асфальтобетонные смеси, битумы нефтяные дорожные жидкие и вязкие, битумные эмульсии и пасты, литые жидкие асфальтобетонные смеси, геотек-стили, георешетки в сочетании с органическими вяжущими, пенополистиролы. Укладывая защитные покрытия с использованием органических вяжущих, при планировке и разравнивании старогодного щебеночного основания применяют бульдозеры, автогрейдеры, при транспортировке щебня -- автосамосвалы, при разравнивании щебня -- распределитель каменной мелочи, при погрузке последней -- автопогрузчики, экскаваторы, при увлажнении щебеночного слоя -- поливочную машину и др. Уплотняя щебеночный слой, используют катки дорожные гладкие легкие и тяжелые с металлическими вальцами для выравнивания поверхности смеси, виброкатки.

Пневмообдувку выполняют с помощью компрессоров, подгрунтовку поверхности (разжиженным битумом, битумной эмульсией) -- автогудронаторов, битумораспре-делителей. Асфальтобетонную смесь транспортируют автосамосвалами, а укладывают асфальтоукладчиками (рис. 5).

Рис. 5 Укладка асфальтобетонной смеси.

Покрытие жидким битумом осуществляют автогудронаторами с котлами для подогрева вяжущего.

Технология укладки асфальтобетонного покрытия после очистки и вырезки старогодного балласта на глубину 0,45 м включает в себя очистку старогодного щебня от пыли обдувкой сжатым воздухом для обеспечения адгезии с органическими вяжущими, уплотнение щебеночного слоя тяжелым катком (формирование опорного слоя), обработку поверхности битумной эмульсией автогудронатором, укладку асфальтобетонной смеси и распределение ее асфальтоукладчиком или автогрейдером (слой до 5 см), уплотнение асфальтобетонной смеси легкими и тяжелыми виброкатками, а также виброплитами.

После устройства защитного слоя асфальтобетонной смеси необходима послойная укладка в путь щебня с разравниванием его по всей ширине балластной призмы бульдозером (автогрейдером) и уплотнением легким и тяжелым катками. Применяется также технология с укладкой рельсошпальной решетки на защитное покрытие с последующей подъемкой ее на балласт (рис. 6) до проектной отметки.

При битумосинтетическом покрытии можно также применять технологию капитального ремонта пути в «окно» без демонтажа рельсошпальной решетки с использованием путевой машины РМ 150 FS, которая выполняет комплекс операций по вырезке старого балласта, выравниванию поверхности (в уровне основной площадки), уплотнение и сглаживание поверхности, подачу вяжущего, укладку сверху геотекстиля, а затем очищенного щебня в балластную призму.

С учетом наличия асфальтобетонных заводов, цехов на раздельных пунктах дальность перевозки асфальтобетона может быть в пределах одного--двух перегонов. В других случаях возможно формирование и использование асфальтового поезда с размещением оборудования на трех платформах. На двухпутном участке такой поезд может доставлять асфальтобетонную смесь по соседнему пути непосредственно к месту укладки смеси. При этом необходимо адаптировать конструкции и технологии усиления пути органическими вяжущими к принятой организации реконструкции и ремонта пути, строительства новых линий для скоростного движения.

Рис.6 Защитное покрытие с рельсошпальной решеткой на нем

Предлагаемый метод усиления пути органическими вяжущими формирует следующие слои: разделительный в уровне основной площадки, армирующий, позволяющий равномерно распределять нагрузку и снижать упругие осадки, гидроизолирующий, обеспечивающий высокий модуль деформации без избыточного увлажнения грунтовой среды. Использование метода способствует долговременной стабильности пути при эффективном функционировании железнодорожного полотна в условиях скоростного и тяжеловесного движения.

По результатам экспериментов РГУПСа подготовлена Инструкция по усилению железнодорожного пути органическими вяжущими для скоростного и тяжеловесного движения поездов (стрелочные переводы в горловинах станций), которая утверждена ОАО «РЖД». Необходимо продолжение таких работ на магистральных направлениях.

погонная нагрузка поезд бесстыковой путь

Библиографический список

1. Крейнис З.Л., Коршикова Н.П. Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути. М.: Транспорт, 2001.

2. Технологические процессы планово-предупредительных работ по текущему содержанию пути. М.: ПТКБ ЦП, 2009.

3. Технологические процессы планово-предупредительных работ по текущему содержанию пути. М.: ПТКБ ЦП, 2009.

4. Т.Н. Горьканова«Перспективы развития путевого комплекса»

5. Щиборщ К.В. Практика инвестиционного проектирования.// Рынок ценных бумаг №4,1999, с. 19-28.

6. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. - М.: Минтранс России, 2007. - с. 6.

7. Клюс В.А. Морские ворота страны должны быть широко открыты. //Национальные проекты. - 2007. _ № 9. - С. 14.

8. Нормы технического обслуживания дистанций пути. ЦП МПСМ: 1997.

Размещено на Allbest.ru