УСИЛЕНИЕ ОСНОВНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Земляное полотно железных дорог, в отличие от верхнего строения пути, является долговременным сооружением, которое не подлежит замене и эксплуатируется в течении всего срока эксплуатации железной дороги. Под влиянием внешних факторов в земляном полотне возникают дефекты и деформации, которые влияют на состояние пути и обеспечение безопасности движения поездов.

В целом земляное полотно на большом протяжении сети железных дорог нашей страны, несмотря на большой срок службы, увеличение нагрузок от подвижного состава, повышение веса верхнего строения пути работает удовлетворительно. Вместе с тем дефекты и деформации земляного полотна составляют более 6% эксплуатационной длины дорог сети.

Дефектность земляного полотна характеризуется нарушением его поперечных очертаний более 31 %, балластными корытами 2,6 %, деформациями тела насыпи (осадки, сплавы) более 30 %, пучинами более12 %. Остальные  составляют водоразмывы, оползни, обвалы, сели, карст, наледи.

Основное мероприятие при усилении основной площадки — создание под балластной призмой защитных слоев из различных минеральных дренирующих, а также разнообразных геосинтетических материалов.

Для укрепления основной площадки земляного полотна, откосов насыпей и выемок применяют различные виды геосинтетиков — геотекстиль, георешетки, водоотводные лотки из композитных материалов. При усилении насыпей на слабом основании и стабилизации оползневых участков используют разрядно-импульсную технологию.

Геосинтетические материалы находят все большее применение в дорожном и железнодорожном строительстве.  Технология укрепления земляного полотна геосинтетиками позволит уменьшить расходы традиционных строительных материалов (песка, щебня и др.), значительно сократить объемы земляных работ, повысить в целом устойчивость и надежность дорожной конструкции, увеличить сроки ее службы или отдельных элементов. Наиболее распространенные геосинтетики — геотекстиль, плоские георешетки (геосетки), а также пространственные (объемные) георешетки. Результаты исследований показывают, что устройство георешеток в первую очередь на порядок и более уменьшает остаточные деформации от прилагаемых нагрузок и более чем в 2 раза снижает нагрузку на основание, способствует стабилизации верхнего строения пути, а также показывают их высокую эффективность. Таким образом, можно сделать вывод о том, что применение георешеток значительно увеличивает несущую способность земляного полотна, повышает жесткость подбалластного слоя для обеспечения максимальной защиты земляного основания, уменьшает поперечное перемещение балласта, вызываемое высокими динамическими нагрузками. Это позволяет значительно улучшить качество железнодорожного полотна, повысить скоростные режимы движения и грузопропускную способность с одновременным увеличением тяжеловесности поездов, увеличить межремонтный интервал и сократить расходы на содержание пути, снизить аварийность и повысить безопасность движения.

Укладка георешетки на основную площадку земляного полотна производят при ремонте пути (модернизации, реконструкции, капитальном ремонте) двумя способами.

Первый способ укладки ручной имеет ряд недостатков, среди которых: высокая трудоемкость процесса укладки; необходимость снятия рельсошпальной решетки, организации глухих «окон» на ремонтируемом пути,  высокая сложность укладки на однопутных участках.

Второй способ с помощью путевого ремонтного комплекса для создания защитного подбалластного слоя, армированного объемной георешеткой. Комплекс позволит ремонтировать железнодорожное полотно без снятия рельсошпальной решетки. В защитный подбалластный слой будут устанавливать объемную георешетку (при необходимости с геотекстилем), заполненную песчано-гравийной смесью (ПГС), засыпной материал одновременно будут увлажнять и уплотнять до заданных параметров.

Подготовку пути для ремонта с использованием комплекса и последующее формирование балластной призмы планируется вести традиционными способами. Комплекс включает в себя универсальный тяговый модуль, укладочную машину, машины для транспортировки объемной георешетки к месту работ, цистерны для транспортировки воды.

С использованием комплекса, планируется осуществлять следующие операции: удаление песчано-гравийной смеси из-под рельсошпальной решетки с глубины 300 мм баровым выгребным устройством; подача геоматериалов под рельсошпальную решетку непосредственно за выгребным устройством, растягивание георешетки на ширину 4000 мм с одновременным подстиланием под нее геотекстиля и установка на поверхность среза (ремонтную основную площадку земляного полотна): увлажнение ПГС; засыпка геоматериалов ПГС с равномерным ее распределением; планирование слоя ПГС планировочным устройством; уплотнение ПГС виброплитами до 8—10 % по относительной осадке; формирование балластной призмы. Машинизированный комплекс должен существенно ускорить и удешевить ремонт пути с применением объемной георешетки, поскольку отпадет необходимость снятия рельсошпальной решетки, планируемая производительность укладки должна составить примерно 100 – 150 м/ч, более чем в два раза уменьшатся затраты, связанные с закрытием перегона, сократится время подготовительных земляных работ при укладке геоматериалов, их установке, засыпке и уплотнении, уменьшится число путевых рабочих, значительно сократится ручной труд.

Оригинальным технологическим решением, позволившим существенно упростить механизированную технологию укладки стала засыпка щебеночно-гравийно-песчаной смеси по применяемой технологии до выхода комплекса на ремонтируемый участок. Метод «обратной засыпки» укладываемой георешетки ПГС предполагает подачу вырезаемого засыпного материала на только что растянутую георешетку.

За основу комплекса взяли щебнеочистительную машину СЧ-601. Их отличает простота конструкции по сравнению с Щ0м-700 и ЩОМ-1200, они экономичны в части эксплуатационных расходов, их цена значительно ниже. Небольшая глубина вырезки у СЧ достаточна для укладки геоматериалов.

Создаваемый комплекс входит в состав технологической цепочки машин, выполняющих усиление земляного полотна с образованием защитного подбалластного слоя при реконструкции железных дорог ОАО «РЖД».

Применение механизированного комплекса  позволит исключить следующие операции: растягивание геотекстиля и объемной георешетки вручную; засыпку георешетки ПГС автотранспортом или из состава для вывозки засорителей с соседнего пути; планирование засыпного материала; уплотнение виброкатками.

Подбалластный защитный слой, способствующий снижению напряжений в земляном полотне, обеспечивает разделение фракций балласта и земляного полотна и заслуживает особого внимания.

Укладываемый между щебеночной призмой и верхней площадкой земляного полотна промежуточный защитный слой выполняет ряд важных функций: работает как фильтр, препятствуя проникновению загрязнителей на верхнюю площадку земляного полотна; пропускает через себя весьма незначительное количество осадков; повышает морозоустойчивость пучинистых мест на пути; при достаточной толщине и должном уплотнении обладает высокой несущей способностью, равномерно распределяя нагрузки; действует как амортизатор, поглощая колебания при прохождении подвижного состава.

Для усиления основной площадки земляного полотна применяют ряд методов: нагнетание цементного раствора, смешивание грунтов, модификация свойств глины известкованием, армирование.

Для обеспечения безопасности, надежности и рентабельности железных дорог следует применять оптимальные технологии, особенно в условиях увеличения объемов перевозок, повышения осевых нагрузок и скоростей движения поездов, а также сокращения продолжительности технологических «окон».

Поскольку объемная георешетка представляет собой конструкцию из множества объемных изолированных ячеек, создаются условия, препятствующие фильтрация влаги из защитного слоя в поперечном направлении, вследствие чего происходит аккумулирование влаги непосредственно в ячейках, что в свою очередь может привести к разжижению промежуточного защитного слоя и частичной потере им несущей способности. К недостаткам применяемой технологии можно отнести следующие:

-отсутствие нормативной документации, позволяющей обоснованно применять армирующие слои;

-необходимость замены ПГС на другой состав (лучше щебень), который позволит добиться лучшего уплотнения.

-необходимость создания дополнительного слоя из геотекстиля, разделяющего балластную призму и основную площадку с армирующим элементом, позволяющего в дальнейшем уменьшать затраты при капитальном ремонте.

Список литературы:

1. Ашпиз Е. С., Гасанов А. И., Глюзберг Б.Э. и др. Железнодорожный путь ФГБОУ «УМЦ ЖДТ», 2013
2. Шульга, В.Я., Билоха, Л.B. Путевой комплекс железнодорожного транспорта. ООО «Транспортная книга»,2009