[04-1999] Асфальт в конструкциях пути

[Admin]

Асфальт в конструкциях пути

С начала 80-х годов в железнодорожном строительстве и путевом хозяйстве дорог США начали применять асфальт горячей укладки (НМА) — материал, подобный используемому для полотна автомобильных дорог. Асфальт укладывают в качестве опорного слоя под балластной призмой вместо щебеночного подбалластного слоя и геотекстиля. Как правило, слой НМА толщиной 125—200 мм помещают между земляным полотном и обычным балластом.

Сначала асфальт использовали при реконструкции действующих линий, там, где щебеночное основание оказывалось недостаточно устойчивым. Сейчас НМА применяют и в новом строительстве. Асфальт компенсирует некоторые недостатки щебеночного основания, способствует сохранению требуемых характеристик пути в течение длительного срока, продлевает «жизнь» элементов верхнего строения. Основные достоинства НМА: равномерно распределяет нагрузки от верхнего строения пути на нижележащие слои с уменьшением давления и сохранением несущей способности полотна даже при его не вполне удовлетворительном состоянии;

практически полная герметичность (водонепроницаемость), обеспечивающая отвод воды в кюветы и предотвращающая обводнение полотна;

увеличивает сопротивляемость пути сдвигу;

высокая упругость, снижающая вероятность образования выплесков без повышения жесткости основной площадки;

хорошее качество поверхности, облегчающее укладку балласта и элементов рельсошпальной решетки в любых погодных условиях.

Наиболее целесообразно применение НМА на линиях с интенсивным движением тяжеловесных грузовых и скоростных пассажирских поездов, где необходимо обеспечить:

достаточную прочность и устойчивость полотна;

действенность дренажа; снижение уровня грунтовых вод;

уменьшение напряжений в рельсах на подходах к мостам, тоннелям и в иных местах резкого изменения жесткости пути.

НМА представляет собой пластичную смесь с коэффициентом пористости, который при уплотнении может быть без особого труда снижен до 5 %. Смесь получается такой же как уже освоенная, например, в строительстве автомобильных дорог для средней интенсивности движения, — с тем же максимальным агрегатным размером частиц 25—37 мм, но с большим на 0,5 % содержанием вяжущей составляющей. Такая смесь легче уплотняется.

Длительные наблюдения и эксплуатационные испытания показали, что малопористый асфальт в практически герметичном слое почти не подвержен окислению под воздействием воздуха и воды, обладает низким коэффициентом теплового расширения и увеличения объема. Слой имеет достаточно высокий, длительно сохраняющийся модуль жесткости и в то же время некоторую упругость. Что не менее важно, смесь расплывается и деформируется при высокой температуре и растрескивается при низкой незначительно, благодаря чему усталостная прочность слоя остается высокой в течение длительного времени.

В большинстве случаев ширина слоя НМА составляет 3,7 м, т.е. он выходит примерно на 0,5 м с каждой стороны за концы шпал. В таких местах, как стрелочные переводы, ширину слоя увеличивают в соответствии с длиной переводных брусьев.

Желательно, чтобы при кустовой укладке слой НМА распространялся не менее чем на 7,5—30 м за пределы особых зон пути, например переездов, во избежание изменения жесткости основной площадки при текущем содержании.

Толщина слоя варьируется в зависимости от качества грунта основной площадки, интенсивности движения поездов и иных местных условий. Обычно она составляет 125—150 мм, но в отдельных случаях при слабых грунтах или высоких ударных нагрузках она должна быть не менее 200 мм. Толщина балластного слоя при этом, как правило, составляет 200—300 мм.

Количество укладываемого асфальта определяется его плотностью в уплотненном состоянии, равной примерно 2250 кг/м3. Это значит, что, например, при толщине слоя НМА 150 мм и ширине 3,6 м на каждый метр пути требуется 1,25 т асфальта. При стоимости асфальта 33—55 дол. США/т, стоимость слоя толщиной 150 мм составляет 41—69 дол./м.

Применение НМА оправдано при строительстве новых линий или укладке вторых путей и особенно в парках сортировочных станций и терминалов смешанных перевозок, поскольку здесь имеются обширные площадки для укладки асфальта с помощью обычной техники, используемой в автодорожном строительстве, такой как машины для подготовки и раздачи смеси, а также асфальтоукладчики, катки и т.п., а потребности в асфальте достаточно велики, чтобы эта техника применялась с наибольшей эффективностью.

При работах на эксплуатируемых линиях согласно принятой технологии перед укладкой слоя НМА сначала необходимо снять рельсошпальную решетку и балластный слой на требуемую глубину. Предпринимаются попытки создать технологию, позволяющую укладывать слой НМА без снятия рельсошпальной решетки, ограничиваясь подъемкой пути и вырезкой балласта.

Глубина вырезки балласта зависит от суммарной толщины слоя НМА и укладываемого на него балласта, состояния основной площадки и допустимости повышения уровня головки

рельса. Таким образом, глубина вырезки относительно нижней постели шпал равна сумме толщин слоя асфальта и нового балласта за вычетом повышения уровня пути (если таковое предпринимается). Нежелательно вырезать балласт вплоть до основной площадки. Во избежание нарушения ее целостности

предпочтительнее уменьшить толщину нового слоя балласта или, если это возможно, прибегнуть к повышению уровня пути.

Укладывать асфальт следует последовательными слоями толщиной, как правило, не более 100 мм, чтобы обеспечить должное его уплотнение. В этих целях наиболее подходящи стальные вибрационные катки, а оптимальная температура асфальта при укладке и уплотнении составляет 100—150'С. Другие технические средства допустимы на участках ограниченной длины или площади, где тяжелые катки использовать неудобно. Степень уплотнения должна быть не ниже соответствующей 95 % максимальной плотности асфальта. Желательно добиться, чтобы пористость слоя не превышала оптимального значения (5 %), но это труднодостижимо, если смесь до уплотнения успела остыть, уплотняющее давление недостаточно или основная площадка слабая. В идеальном случае поверхность слоя НМА следует выполнять с небольшим дву- * или односторонним уклоном в целях улучшения условий для отвода воды. Это достигается соответствующей регулировкой выпуклых отверстий дозирующего устройства асфальтоукладчика или наклона ножа разравнивателя асфальта.

После уплотнения слоя НМА на него укладывают балласт и рельсошпальную решетку. Балласт распределяют и разравнивают обычным порядком, применяя штатные технические средства.

При капитальном ремонте или реконструкции линий после уплотнения слоя НМА желательно по возможности провести предварительную кустовую балластировку с послойным уплотнением балласта, причем для этого можно использовать те же вибрационные катки. Перед укладкой рельсошпальной решетки следует обеспечить максимально возможное приближение очертаний верха балластной призмы к проектным, чтобы свести к минимуму последующую выправку. Уложив рельсошпалъную решетку, из хоппер-дозаторов пополняют балластом шпальные ящики и доводят ширину плеч балластной призмы до 0,15—0,45 м.

Некоторые железные дороги США к применению асфальта в конструкциях пути приступили в начале 80-х годов. За последующее время слой НМА был уложен на нескольких сотнях участков, и работы в этом направлении продолжаются.

Наиболее часто НМА применяют на участках, для которых характерна потребность в час-том ремонте, и в особых местах — на переездах и подходах к мостам и тоннелям. Однако есть примеры использования асфальта в широких масштабах и в крупных проектах реконструкции действующих линий. Так, компания BNSF ведет укладку второго пути на всей длине одной из линий, проходящей по. территории трех штатов. Здесь была выбрана конструкция пути с рельсами массой 60 кг/м, железобетонными шпалами, слоем балласта толщиной 300 мм и НМА толщиной 100 мм (впоследствии ее увеличили до 150 мм). В путь уже уложено более 86 тыс. т асфальта. Подобные же работы ведет компания CSX Transportation, укладывающая второй путь на линии, проходящей через два штата. Здесь на 165 км вновь укладывают второй путь на земляном полотне, с которого он был снят много лет назад. На всех 108 переездах линии используют слой НМА толщиной 125 мм и шириной 3,6 м с распространением его на 7,5 м в обе стороны от переезда; толщина балластного слоя составляет 200 мм. В местах глухих пересечений путей толщина слоя НМА достигает 200—300 мм.


_____________________


ИЗВЕСТНО ЛИ ВАМ, ЧТО...
• Устройство для смазывания рельсов разработано и выпускается одной германской фирмой. Дозировку смазки, способной биологически разлагаться, и интервалы включения его можно установить, исходя из местных условий. Оно включается датчиками, реагирующими на приближение поезда и связанными с электронной системой управления. Смазка уменьшает износ рельсов и гребней бандажей, а также значительно снижает уровень шума в кривых.

• в решающую стадию вступило рассмотрение проекта комплекса новых высокоскоростных линий во Франции. В случае принятия положительного решения первым будет построен восточный участок Дижон— Мюлуз, затем южный — Дижон— Лион. Создание этих линий позволит организовать высокоскоростные сообщения центра Франции с ее восточной частью, а восточной — с южной, что даст выход высокоскоростным поездам в Швейцарию и Германию со значительным сокращением времени поездок.

• Вблизи г. Оцуки (Япония) строится полигон для испытания поезда на магнитном подвесе. Полная протяженность полигона составит 42,8 км, первая очередь (18,4 км) уже сдана в эксплуатацию. Цель проекта — разработать транспортную систему нового вида для массовых высокоскоростных пассажирских перевозок, в частности, между Токио и Осака, где время в пути не должно превышать 1 ч. Полигон проходит по холмистой местности вблизи горы Фудзи. По экономическим соображениям один путь двухпутного участка рассчитан на максимальную скорость 550, второй — на 440 км/ч.

• Линия Стокгольм-Центральный— аэропорт Арланда (Швеция) длиной 40 км, строящаяся по проекту стоимостью 4,5 млрд. швед, крон (552 млн. долл. США), должна быть вве- -дена в регулярную эксплуатацию осенью этого года.

• Современные ресурсосберегающие технологии текущего содержания пути и его ремонтов предусматривают применение вибрационных динамических стабилизаторов пути. Наибольшей эффективностью обладают динамические стабилизаторы следующих типов: ДСП-С производства Свердловского филиала Государственного унитарного предприятия Калужский завод «Ремпутьмаш», DGS-62N австрийской компании «Плассер и Тойрер» и VKL 402 чешской MTH-Praha.

[СЦБот]

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

Перенес: Admin