[09-2010] Земляное полотно под высокоскоростное движение
 

Земляное полотно под высокоскоростное движение

К.В. ГОРБУНОВ

Существующую железнодорожную линию Москва— Санкт-Петербург сооружали в 1842—1851 гг. Земляное полотно отсылали под два пути. Ширина на насыпи 9,45 м, в выемках 9,75 м. Земляное полотно представлено в основном насыпями. На протяжении 92 км (14 % линии) насыпи расположены на слабом основании.

В 1996—2003 гг. для организации скоростного движения пассажирских поездов практически на всем направлении реконструировали путь, земляное полотно, в том числе водоотводные устройства. Однако из обследованных 121,4 км на 90.6 км главных путей но результатам нагрузочных испытаний пути, выполненных НПФ «Спецмаш» в 2006 г., средняя упругая осадка рельса превысила допустимое значение 2 мм, установленное для высокоскоростной железнодорожной линии в СТО «РЖД» 1.07.001—2007.

По данным натурных наблюдений в 2006—2007 гг. выявлены следующие недостатки состояния земляного полотна, которые необходимо было устранить для приведения его к нормам высокоскоростной линии:

недостаточная ширина основной площадки; пучины;

увеличенная крутизна откосов насыпей (больше 1:1,5); обводненность поверхностными и грунтовыми водами; неудовлетворительное состояние водоотводов.

Причины появления зауженных мест земляного полотна заключаются в том, что в течение многих лет подъемку пути во время выправки и ремонта выполняли без уширения основной площадки. Кроме того, увеличивается крутизна откосов за счет подъемки пути без устройства боковых досыпок, а также выгрузки балласта и загрязнителей на верхнюю часть откосов насыпей.

При реконструкции земляного полотна для обеспечения требований, соответствующих нормам высокоскоростного движения (до 250 км/ч) выполняли следующее:

создавали защитные слои подобранного гранулометрического состава и применяли полимерные и геосинтетические материалы. гарантирующие необходимую прочность грунтов основной площадки и исключение морозного пучения. Модуль деформации грунтов рабочей зоны земляного полотна на уровне основной площадки, определенный по методике ВНИИЖТа (2000 г.). при этом должен составлять не менее 65 МПа в соответствии с п. 6.6.5 СТО РЖД 1.07.001-2007;

добивались обшей и местной устойчивости земляного полотна (п. 6.6.4 СТО РЖД 1.07.001—2007) с расчетной нагрузкой от подвижного состава 80 к Па (первоначально 100 кПа);

приводили поперечные профили в соответствие со СНиП и размещали балластный слой с шириной обочин не менее 0,5 м на прямых участках пути;

обеспечивали отвод поверхностных и грунтовых вод от главных путей.


Необходимость усиления подбалластного основания первоначально устанавливали по данным нагрузочных испытаний пути, исходя из условия иепревышения средней упругой осадки рельса (2 мм). До реконструкции на всем перегоне Торбино—Боровснка среднее значение превышало 2 мм, а на км 217, 220—223 км было более 3 мм. После реконструкции средняя упругая осадка рельса более 2 мм наблюдалась только на участке 224—227 км, где средняя упругая осадка скреплений 1,5—2 мм. При этом на I пути в 2009 г. не было ни одного пикета со средней упругой осадкой рельса менее 2 мм.

Защитный подбалластный слой из песчано-гравийно-щебенистой смеси устраивали толщиной не менее 20 см с укладкой при необходимости композитного материала (георешетки с приклеенным к ней в заводских условиях геотекстилем, см. рисунок). Защитному слою придавали уклон 40 %о, направленный в полевую сторону.

Гранулометрический состав смеси принимали в соответствии с «Техническими условиями на смеси шебеночно-гравийно-песчаные для защитных слоев подбалластного основания железных дорог», утвержденными Департаментом пути и сооружений в 2008 г. Такой состав принят для обеспечения требуемой степени уплотнения защитного слоя и необходимой его виброустойчивости.

Модули деформации грунтов основания и земляного полотна принимали по данным инженерно-геологических изысканий в пределах рабочей зоны.

По результатам расчетов, выполненных с использованием методики ВНИИЖТа в 2000 г., модуль деформации существующего земляного полотна на различных участках имеет большой разброс. Это связано со значительной неоднородностью его инженерно-геологического строения.

Специалисты ОАО «Ленгипротранс» в 2008—2009 гг. на перегоне Торбино Боровенка по II главному пути (217,9—230,7 км) выполнили испытания штамповыс и прибором ZFG-2000 с целью определения качества уплотнения защитного подбалластного слоя.

По результатам испытаний можно отметить следующее.

1. На участках с разрушенными пенополистирольиыми плитами щебеночный балласт необходимо заменять в обязательном порядке.

2. Георешетка значительно уменьшает деформативность пути, увеличивает модули деформации и упругости.

3. Сравнение модулей деформации земляного полотна, полученных при штамповых испытаниях и теоретическими расчетами в соответствии с СТО, показывают, что методические указания требуют уточнения. По результатам исследований прибором ZFG-2000 отмечается, что в начальный период (сразу после прохода виброкатков) динамический модуль деформации составлял около 20 МПа. Это было связано с тем, что верхняя часть земляного полотна на том этапе находилась в переувлажненном состоянии (в связи с погодными условиями и отсутствием или плохой работой водоотводных сооружений, в том числе в выемках I пути), а также с тем, что геокомпозитный материал не включился в работу.

При повторных (через 15—20 дней) испытаниях па всех участках динамический модуль деформации составил около 40 МПа, что соответствует нормам немецких железных дорог Rill-836 по качеству уплотнения защитного слоя для скоростей движения до 230 км/ч.

Укладка композитного материала, выполняющего армирующую функцию, позволяет уменьшать толщину защитного слоя до 20 см. Без укладки геокомпозита толщина защитного подбалластного слоя должна составлять минимум 30 см. а на отдельных участках 40—50 см. При мощности слоя 40—50 см и междупутном расстоянии менее 4,3 м не представляется возможным без трудоемких и дорогостоящих мероприятий обеспечить безопасное движение по I главному пути при срезке верхней части земляного полотна и сооружении защитного слоя.

Тема перенесена
 

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin