[01-2020] Устройство продольного дренажа на перегоне Тюрлема - Свияжск
 

Устройство продольного дренажа на перегоне Тюрлема - Свияжск

ГАРАЕВ Р.Р., ОАО «Российские железные дороги», Горьковская дирекция инфраструктуры, Нижегородский Центр диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры, начальник инженерно-геологической базы

Эксплуатационная длина земляного полотна на Горьковской дороге составляет 5334,4 км. Дефекты и деформации (осадки, сплывы, обвалы, оползни, карст, пучины, завышенная крутизна откосов, зауженная основная площадка, наличие балластных углублений и др.) занимают 450,6 км, или 8,75 % общей протяженности земляного полотна по дороге (на сети ОАО «РЖД» — 9 %).
Трасса перегона Тюрлема—Свияжск проходит по косогору, изрезанному многочисленными оврагами с постоянными водотоками. Отметки поверхности земли понижаются слева направо в сторону II пути.
Участок I пути перегона Тюрлема—Свияжск с 737 км ПК10 по 738 км ПК1 занесен в форму ПУ-9 (Паспорт неустойчивого или деформирующегося земляного полотна). Земляное полотно данного участка, представленное полунасыпью-полувыем-кой, расположено на косогоре с пересечением лога. Высота выемки в полосе отвода достигает 8,0 м слева по ходу километров. Откос выемки осложнен двумя овражными ложбинами с раскрытием 10—15 м и амплитудой 3—4 м. Высота насыпи справа по ходу километров — 8 м. Крутизна откоса насыпи завышена, обочина отсутствует.
Водоотводные и искусственные сооружения представлены в соответствии с характером местности. Нагорная канава расположена параллельно железнодорожному пути в 57 м от левой головки рельса. Кюветы устроены слева и справа от пути с уклоном для отвода воды по ходу километров. На 738 км ПК1+43 находится водопропускная одноочковая труба диаметром 1,35 м, длиной 50 м.
I и II пути имеют раздельное земляное полотно. Под нечетный путь оно построено в 1931 г., под четный — в 1965 г. Расстояние между путями на перегоне Тюрлема—Свияжск достигает 3,5 км.
Верхнее строение I пути — бесстыковые плети Р65 (производства Нижнетагильского металлургического комбината), уложенные в 2011 г. при капитальном ремонте на новых материалах, шпалы железобетонные, эпюра — 1860 шт/км, тип скреплений —
АРС, балласт — смешанный щебень. Участок электрифицированный, находится в кривой радиусом 710 м. В профиле путь расположен на спуске по ходу километров. Класс/группа/категория — 1/А/З.
Установленная скорость: 90 км/ч — для пассажирских поездов, 60 км/ч — для грузовых.

Хронология оперативных аварийновосстановительных работ

10.05.2018 в 21 ч 25 мин вагоном-путеизмерителем № 074 на 737 км выдано ограничение скорости 15 км/ч по набору неисправностей. Оценка участка — 500 баллов (неудовлетворительно).
10.05.2018 в ночное время организована выправка пути работниками дистанции и выставлен круглосуточный пост наблюдения, после каждого прохода подвижного состава проводились промеры пути, о чем докладывалось диспетчеру пути каждые 2 ч. Скорость увеличена до 40 км/ч.


11.05.2018 с 8 ч 00 мин был проведен совместный комиссионный осмотр верхнего строения пути, земляного полотна и полосы отвода участка. Видимых деформаций и трещин земляного полотна не обнаружено. У основания выемки, с левой стороны, на расстоянии 10 м от оси пути наблюдалось незначительное скопление воды.
11.05.2018 в 9 ч 25 мин после повторной выправки пути скорость увеличена до 60 км/ч, выставлены контрольные маячки по бровке основной площадки земляного полотна с привязкой поверочных точек к опорам контактной сети, вырублен кустарник и расчищен водоотвод. По данным докладов с поста наблюдения в течение суток выправка пути в среднем проходила через каждые 4 ч, просадки составляли 15 мм.
12.05.2018 при детальном визуальном осмотре специалистами Горьковской геобазы выявлено следующее:
с правой стороны в пределах полосы отвода на расстоянии 29—35 м от основания насыпи на территории лесополосы обнаружены поперечные трещины длиной 1—5 м, раскрытием 5—10 см и параллельные земляному полотну трещины до выходного отверстия каменной трубы на 737 км ПК2;
вниз по оврагу (по дну оврага постоянный водоток) у русла реки зафиксировано оползание с отрывом бровки береговой части оврага высотой до 5 м.
Дополнительно к контрольным маячкам с обеих сторон от оси пути были выставлены 12 контрольных геодезических маркеров на расстоянии от 5 до 37 м для визуального и геодезического контроля их смещения с использованием тахеометра. Одновременно проводились инженерно-геофизические и геодезические работы.
Георадарное обследование выявило подбалластные углубления, участки разуплотнения в верхней части земляного полотна и зоны переувлажнения. В результате были определены места закладки разведочных скважин. Геофизические наблюдения проводились и в полосе отвода.
Геодезические изыскания позволили составить топографический план местности, построить геологические поперечники с нанесением контрольных наблюдательных маячков. Затем были разработаны противодеформационные мероприятия.
Вышеописанный комплекс обследовательских работ выявил следующее: активных деформаций, а именно выпоров грунтов основания и расползания откоса насыпи, не зафиксировано; обнаруженное в первый день незначительное скопление воды у основания полувыемки имеет постоянный приток из грунтов откоса выемки; кювет у основания выемки находится в нерабочем состоянии, происходит фильтрация воды слева направо под I путь.
Перед проведением разведочного шнекового бурения были определены места установки оборудования (рис. 1). Расчет устойчивости правого откоса полунасыпи произведен с использованием программы ДКУ 4.0, разработанной специалистами МИИТа.
По поперечнику, проходящему по оси выявленного георадаром балластного ложа, пробурено девять разведочных скважин вертикальной мощностью до 2 м. Нижние скважины, пробуренные с правой стороны, позволили изучить разрез до глубины 10 м ниже основания насыпи.

Мобильным буровым оборудованием типа «мотобур» выполнено разведочное бурение по оси пути с отбором образцов грунта для определения физико-механических свойств. В каждую скважину погружалась видеокамера для выявления литологических слоев малой мощности и обводненности грунтов (видеокаротаж).
Физико-механические свойства грунтов определялись по отобранным литологическим образцам в грунтовой лаборатории геобазы, часть образцов была обработана в вагоне—лаборатории геобазы с использованием полевой лаборатории Литвинова (ППЛ-9).

При бурении был зафиксирован высокий уровень грунтовых вод. Первый водоносный горизонт — на глубине 4 м, второй — 7 м. Фильтрация грунтовых вод происходит под земляным полотном слева направо по ходу километров (с откоса полувыемки в полунасыпь). Верхний водоносный горизонт является напорным: уровень появления воды — 4,0 м, установившийся уровень — 2,2 м, высота напора — 1,8 м.
По результатам бурения литологический разрез нижней части откоса полувыемки представляет собой следующее: балластный слой — из смешанного щебня и песчано-гравийной смеси с остатками асбестовой крошки (без песчаной подушки) мощностью 0,4—0,5 м; суглинки — 2,5—4,1 м; обводненные разнозернистые пески — 1,7—2,0 м (первый водоносный горизонт); переслаивание суглинков различного состава — до 3,3 м; глины плотные с прослоями водонасыщенной супеси и песка (второй водоносный горизонт) вскрытой мощностью 1,1—1,7 м.
Всеми скважинами, пробуренными слева и справа от основной площадки земляного полотна, вскрыт напорный водоносный горизонт, который на момент возникновения деформаций получил значительную подпитку талыми водами и атмосферными осадками. В результате этого, а также ввиду отсутствия дренажной системы, например такой Si82 sauermann,с левой стороны пути, вблизи земляного полотна в верховой части косогора произошел застой воды и усилилась фильтрация грунтовых вод под балластным слоем к низовой части косогора. Это спровоцировало суффозионный вынос мелких частиц из водовмещающего песчаного слоя, что в совокупности с воздействием динамических нагрузок от подвижного состава и привело к возникновению просадок верхнего строения пути.
Для дальнейших гидрорежимных наблюдений было принято решение не проводить тампонаж разведочных скважин.
В результате изысканий определены границы деформации пути протяжением 40 м (с 737 км 960 м по 738 км 00 м), где отмечаются просадки основной площадки земляного полотна.
В нижней части косогора на протяжении 100 м выявлены многочисленные продольные и поперечные трещины. С правой стороны по ходу километров на расстоянии 29 м от основания насыпи обнаружена основная линия отрыва грунта длиной 96 м, идущая параллельно железнодорожному пути. Максимальная ширина раскрытия трещины вдоль линии отрыва в плане составляет 0,35 м, а в профиле ступенька достигает 0,45 м. На участке наблюдается ярко выраженный язык оползня, а также места выхода грунтовых вод на дневную поверхность.


Выше земляного полотна на откосе косогора трещин и активных деформаций визуально не обнаружено. По результатам изысканий, проведенных 12.05.2018, для стабилизации земляного полотна были выполнены следующие мероприятия: расчищены участки полосы отвода от растительности для мониторинга выявленных трещин; установлены маячки для определения динамики развития трещин; силами дистанции инженерных сооружений устроен приямок глубиной 2 м до первого водоносного горизонта, размещены две мотопомпы для сбора и откачки грунтовых вод в естественный водоток; организовано круглосуточное наблюдение за нестабильным участком земляного полотна (при необходимости проводилась выправка пути, результаты инструментальных замеров докладывались диспетчеру каждые 2 ч).
Сотрудники Горьковской геобазы рассчитали оптимальный уклон и требуемую глубину залегания водоотводного дренажа. В результате запроектировано устройство перехватывающего дренажа с левой стороны пути от 737 км ПК10 до 738 км ПК2 с раскрытием полувыемки и выходом к существующей водопропускной трубе на 738 км ПК2.

Мероприятия по стабилизации земляного полотна выполнялись силами дистанции пути, дистанции инженерных сооружений с использованием материалов противоразмывного поезда.
Продольный перехватывающий дренаж глубиной залегания 3,5—4,0 м (рис. 2) сооружался в период с 13.05.2018 по 19.05.2018. Технологический процесс включал в себя следующие операции: транспортировка на место работ (стабильный участок 738 км ПК1—2) землеройной и автотракторной техники; доставка материалов (дренажной трубы, геотекстиля, шпал, пиломатериалов), доставка запаса щебня на нулевое место 738 км ПК1; раскрытие полувыемки землеройной техникой, срезка откоса выемки в объеме 450 м3, разработка траншеи для устройства дренажа объемом 905 м3 на расстоянии до 5 м от оси пути; монтаж перехватывающего дренажа и обратная его засыпка (30 м в день); планировка полосы отвода, приведение откосов выемки к типовым очертаниям на участке длиной 4000 м.
В период работ постоянно проводились откачка воды из приямка двумя помпами из-за постоянного ее притока; инженерно-геологические, геодезические и геофизические обследования участка; тампонаж трещин, не имеющих выхода воды на дневную поверхность.
Завершено устройство продольного перехватывающего дренажа 20.05.2018 с протяженностью дренажной трубы 170 м (рис. 3), дебит воды по дренажу — 7 м3/ч.
Гидрорежимные наблюдения в разведочных скважинах выявили общее понижение уровня грунтовых вод.
После стабилизации земляного полотна его мониторинг ведется при помощи установленных геодезических маячков (40 шт.) при осмотрах пути один раз в месяц, геодезический контроль с использованием тахеометра — раз в квартал.
Данный участок земляного полотна за прошедший период стабилен, скорость движения поездов установленная.