[06-2011] Защита откосов земляного полотна от выдувания и песчаных заносов

[Admin]

Защита откосов земляного полотна от выдувания и песчаных заносов

Т.И. ФАЗИЛОВ, докт. техн. наук, профессор ТашИИТа, З.Т. ФАЗИЛОВА, канд. техн. наук, доцент РОАТ, В.В. МАКАРОВ, главный инженер KBS Групп

Предупреждение песчаных заносов и защита от выдувания земляного полотна железнодорожных линий, пролегающих в зоне пустынь, — крайне актуальная проблема. Известно, что в условиях пустынь происходит интенсивное изнашивание всех элементов пути, приводящее к изменению геометрии рельсовой колеи. Засорение балластной призмы наносимыми песками вызывает образование песчаных пучин, деформирующих план и профиль пути. В связи с этим увеличиваются расходы на содержание и частую замену элементов верхнего строения, снижаются скорости движения поездов.

Опасность выдувания грунта земляного полотна надо учитывать еще на этапе трассирования линии. Мосгипротранс рекомендует проектировать продольный профиль земляного полотна преимущественно невысокими насыпями (1—2 м) с крутизной откосов 1:2. Наиболее уязвимыми элементами в отношении выдувания являются нулевые места, бровки и основные площадки насыпей, бровки выемок, резервов, кавальеров, которые необходимо укреплять в первую очередь.

Наибольшее распространение в борьбе с песчаными заносами и раздуванием земляного полотна получила механическая защита, материалами для которой служили камыш, хворост кустарников и полукустарников, полынь, селин и другие дикорастущие растения. В связи с высокой трудоемкостью, недолговечностью этой защиты дефлируемые пески стали закреплять с помощью вяжущих веществ. Из семидесяти испытанных в натурных условиях и предложенных для внедрения в производство только несколько вяжущих используют в дорожном строительстве — ССБ (сульфитно-спиртовую барду), битумную эмульсию, госсиполо-вую смолу. Остальные не нашли широкого применения, в основном, из-за высокой стоимости, сложной технологии и экологических соображений.

Начиная с 1970-х гг. в железнодорожном строительстве и эксплуатации начали все чаще применять геосинтетические материалы. Наиболее современные из них на основе полиэтилена, полиэфира, полипропилена способны успешно защищать земляное полотно от песчаных
заносов. При этом значительно увеличивается срок эксплуатации пути, сокращаются число промежуточных ремонтов и расходы на его текущее содержание.

А теперь рассмотрим несколько технических решений по предотвращению песчаных заносов железнодорожного полотна с применением геосинтети-ческих материалов как на этапе нового строительства, так и при эксплуатации существующих линий в зоне пустынь.

Для противоэрозионной защиты склонов и откосов в настоящее время используют геоматы — трехмерные водопроницаемые хаотичные структуры из полимерных волокон, которые покрывают растительным грунтом. В путеиспытательной лаборатории МИИТа разработаны Временные технические условия на применению геоматов при укреплении откосов земляного полотна железных дорог.

Геоматы выпускают рулонами шириной не менее 2 м. Они должны быть гибкими и выдерживать изгиб на 180* без визуально наблюдаемого разрушения волокон при температуре -5 *С.

Учитывая, что в зонах пустынь климат резко-континентальный, геоматы должны выдерживать большие перепады температур. По показателю морозоустойчивости материал рассчитан на 25 циклов (не менее) замораживания-оттаивания. Допускаемое снижение прочности на разрыв после испытаний не более 10 %.

Геоматы можно применять при температуре окружающего воздуха от -65 *С до +40 °С с показателем кислотности грунта pH 3—10. Геоматы на откосе закрепляют с помощью П-образных скоб, изготовленных из стальной арматуры (диаметр 6—8 мм, длина 30 см). Их устанавливают равномерно с шагом 1,0—1,5 м. Основные требования к геоматам представлены в таблице.

После укладки и закрепления геоматы покрывают слоем (не менее 10 см) растительного грунта (возможна смесь с песком) с семенами местных песколюбивых растений (черкез, саксаул, кандым и др.).

Представим конструкцию возводимой насыпи из барханного песка (рис. 1). Для предотвращения ветровой эрозии откосов насыпи предлагается использовать геоматы. Укреплять дефлируемые пески в полосе до 50 м от пути целесообразно при помощи геосетки размером 2,5x2,5 мм с засыпкой слоя связного грунта толщиной 10 см. Ширина полосы закрепления зависит от степени за-носимости участка песком. Для предотвращения эрозионных процессов в период строительства в качестве временной защиты применяют геотекстиль с поверхностной плотностью 200— 250 г/см3. Технологические слои армируют слоями геосетки соответствующей прочности. При нагрузке от подвижного состава до 30 тс разрывная нагрузка геосетки составляет > 30 кН/м, более 30 тс — соответственно > 50 кН/м.

Конструкции выемки на сильнозаносимых участках представлена на рис. 2. Выемку разрабатывают до отметки выше профильной на толщину сливной призмы. Для защиты земляного полотна от песчаных заносов полосу отвода укрепляют геосеткой с размером ячейки 2,5x2,5 мм с последующей засыпкой связным грунтом. Предварительно на закрепляемой поверхности до укладки геосетки высевают семена песколюбивых растений. После всхода растений, корневая система которых служит сдерживающим фактором противоэрозионного процесса, геосетку можно использовать на других участках. Ширина закрепляемой поверхности зависит от годового объема переносимого к пути песка и степени его подвижности.

Конструкция выемки в песчаных грунтах с защитой откосов от ветровой эрозии представлена на рис. 3. Данное техническое решение можно использовать при реконструкции или ремонте земляного полотна эксплуатируемой линии.

Для закрепления дефлируе-мых песков вдоль трассы железнодорожной линии применяют также крупные перфорированные геоячейки (рис. 4), которые располагают параллельными рядами шириной до 3—5 м перпендикулярно направлению преобладающего ветра. Расстояние между рядами 4—5 м. Размеры ячейки 488x405 мм, высота над поверхностью песка 25— 30 см. Для закрепления секций геоячеек используют высокопрочные полимерные тросы, протягиваемые сквозь специальные отверстия в стенках ячеек, внутри которых высаживают черенки или саженцы песколюбивых растений или высевают их семена. Стенки ячеек защищают растения от подсекания и засыпки ветропесчаным потоком, улучшают процесс всхожести и приживаемости. Перфорация поверхности геоячеек способствует улучшению аэродинамики обтекания ее ветропесчаным потоком, что приводит к меньшей заносимости самой ячейки. Многократное использование геоячеек позволяет получать существенную экономическую выгоду от ее применения.

[СЦБот]

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

Перенес: Admin