[02-2024] О проектировании линии Нижний Бестях - Магадан в условиях залегания многолетнемерзлых грунтов

[Admin]

О проектировании линии Нижний Бестях - Магадан в условиях залегания многолетнемерзлых грунтов

ЗАЙЦЕВ А.А., Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)), канд. техн, наук, ПАРАМОНОВ М.А., РУТ (МИИТ), аспирант, ЗАЙЦЕВ А.И., РУТ (МИИТ), инженер путей сообщения-строитель

Развитие транспортной инфраструктуры с перспективой реализации до 2035 г. в соответствии с национальной программой социально-экономического развития Дальнего Востока предусматривает строительство стратегических и технологических линий (Нижний Вестях — Магадан, Хабаровск — Самарга, Селихин — Де-Кастри — Ныш, Озерное — Новый Уоян, Нижний Вестях — Якутск). При этом за счет повышения плотности и разветвленности железнодорожных путей сформируется новый каркас транспортной сети Дальнего Востока, который существенно улучшит транспортную доступность в регионе.

Реализация этих проектов включает в себя модернизацию существующей транспортной инфраструктуры и создание новой. Это имеет важное стратегиче
ское значение как для нашей страны, так и для всего Азиатско-Тихоокеанского региона. Такая стратегия способствует развитию торговли и экономическим отношениям между Россией и ее азиатскими партнерами.
Начальник Дирекции развития железных дорог Восточного полигона В.Ф. Фролов на конференции «Путь на Магадан», прошедшей 3 июня 2022 г. представил несколько вариантов трассы от станции Нижний Вестях до Магадана (рис. 1) [1]. Предварительное обоснование инвестиций в строительство этой новой линии было выполнено Институтом экономики и развития транспорта (АО «ИЭРТ») совместно с проектно-изыскательским институтом АО «Мосгипро-транс» еще в 2021 г.

Перспективная трасса расположена в двух регионах России: Республике Саха (Якутия) и Магаданской области. Особенности изысканий, проектирования и строительства здесь заключаются в малоосвоенное™ края и сложных природно-климатических, можно сказать, экстремальных условиях. Регион сильно подвержен сейсмике, интенсивность землетрясений достигает 8—10 баллов по 12-балльной шкале. Это выражено в его рельефе, на значительном протяжении местность представляет собой скалистые образования.
Немаловажным фактором, оказывающим влияние на работу изыскателей в этой местности, является климат. В зимний период температура опускается до отметок -40 °C, а в некоторых районах — до -71 °C. Летом отметка термометра может подниматься до +30 °C и выше. Такой большой разброс температур усложнит работу любой инфраструктуры!
Также этот регион является областью распространения многолетнемерзлых грунтов, что тоже очень сильно влияет на развитие транспортной инфраструктуры.

Но все же одной из главных проблем, возникающих при проведении изыскательских работ, можно назвать своеобразность рельефа местности и сложность геологических условий. Трасса железной дороги пересекает несколько крупных водотоков и множество мелких рек. Все это сильно затрудняет дальнейшее развитие в регионе железнодорожной инфраструктуры.
Следуя техническому заданию на обоснование инвестиций на строительство линии Нижний Бестях —Магадан, институт АО «Мосгипротранс» предложил три варианта проекта прохождения данной трассы: Северный (верхний), Оймяконский (центральный) и Южный (нижний) (рис. 2).
Разработка проекта железнодорожной линии ведется по требованиям и с учетом рекомендаций, приведенных для линий III категории.
Круговые кривые в плане разрабатываются радиусом, размер которого определяется в результате соответствующего расчета, но не менее 600 м. [2].

Размеры прямых вставок между начальными точками переходных кривых установлены не менее 75 м в нормальных условиях между кривыми, направленными в разные стороны, и 100 м — направленными в одну сторону; в трудных условиях — допускается 50 м (при технико-экономическом обосновании) [2], руководящий уклон принят 9 %о.
Смежные элементы продольного профиля сопряжены в вертикальной плоскости кривыми радиусом не менее 10000 м. Минимальные длины элементов продольного профиля — не менее 200 м при полезной длине приемо-отправочных путей 1050 м (принимаются в соответствии СП 10.1.4 [2]). Наибольшая рекомендуемая алгебраическая разность уклонов смежных элементов профиля — 7 %о, допускаемая — 10 %о [3].
В тех местах, где нет возможности подъехать к железнодорожной линии на автомобиле, в непосредственной близости к ней устраивается притрассовая дорога [3]. В районе прохождения линии Нижний Бестях — Магадан мерзлые грунты имеют сплошной характер распространения. При проектировании земляного полотна применен 1-й принцип проектирования согласно п.6.1.1 [4]. Многолетнемерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе сооружения и в течение всего периода эксплуатации или с допущением их промораживания в этот период. Для сохранения многолетнемерзлых грунтов в мерзлом состоянии предусмотрены следующие меры:

• проектирование земляного полотна из дренирующих грунтов;
• сохранение растительного покрова в основании насыпи;
• устройство тепловой изоляции и берм;
• минимальное нарушение естественного режима поверхностной и грунтовой воды.

На участках, приходящих после оттаивания в текучее или текучепластичное состояние, и на участках с залеганием грунтов с льдистостью более 10 % на границе деятельного слоя для устранения отепляющего влияния откосов насыпи устраиваются охлаждающие бермы, а при необходимости применяется пенополистирол. Чтобы не допустить влияния запроектированных водоотводных сооружений на температурный режим в местах, где таяние многолетнемерзлых грунтов может привести к увеличению осадок и уменьшению устойчивости насыпи, а также на всех вышеперечисленных участках, водоотводы устраиваются на расстоянии 5—10 м от подошвы насыпи. Бермы отсыпаются одновременно с насыпью из того же материала, что и расположенные на той же высоте слои насыпи.
В рамках дипломного проектирования был проделан сравнительный анализ двух вариантов примыкания линии к станции Нижний Вестях на основе Оймяконского проекта. Проектирование проводилось в программном комплексе Топоматик Robur.

Один из вариантов конструкции земляного полотна на участках распространения многолетнемерзлых грунтов в основании насыпи представлен на рис. 3.
Рассматриваемый участок расположен в Верхнеколымском нагорье. С севера от трассы находятся гора Столовая и перевал Утинский. Протяженность обоих участков 62 км, оба имеют долинный ход вдоль реки Оротукан.
Несмотря на то, что оба варианта трассы идут по долине реки Оротукан, они существенно различаются. Южный вариант на всем протяжении идет по левому берегу реки, а Северный — в начале участка пересекает ее и переходит на правый берег, затем на 45-м км снова пересекает реку и возвращается на левый берег, а на 47-м км примыкает к Южному варианту.

Для обоих вариантов заданы раздельные пункты — две промежуточные станции с поперечным расположением приемо-отправочных путей стандартной длины 1650 м и разъезд стандартной длины 1450 м [2]. Основная задача — обеспечить провозную и пропускную способность линии исходя из времени прохода поезда по перегону. Согласно п. 9.4 [2] для железнодорожной линии III категории раздельные пункты размещают по условию обеспечения потребности грузовых и пассажирских перевозок десятого года эксплуатации.
Для каждого варианта были проведены тяговые расчеты, определено фактическое время хода туда и обратно на участке и отдельно между перегонами. На основании этого была определена пропускная способность участка в соответствии с [5].

Сравнив основные параметры вариантов трассы, стало ясно, что проекты не совсем конкуренты, один из них требует увеличения количества искусственных сооружений (мостов, тоннелей), что влечет за собой дополнительные технико-экономические изыскания.
Подытоживая, хочется заметить, что железные дороги служат стабильным драйвером развития экономики каждой страны, и строительство новых железнодорожных линий — это крайне необходимое мероприятия для развития любого региона. А проектирование и создание железнодорожного сообщения в холодных регионах и районах распространения многолетнемерзлых грунтов является неотъемлемой частью развития транспортной инфраструктуры на территории Дальнего Востока. И сооружение железной дороги Нижний Вестях — Магадан — один из основных этапов создания устойчивого транспортного каркаса в этом крае.

Список источников

1. Фролов В.Ф. Дорога на Магадан — стержень развития Северо-Востока России: презентация на конференции «Путь на Магадан», г. Якутск, 3-4 июня 2022 г. 2022. 9 слайдов
2. СП 237.1326000.2015. Инфраструктура железнодорожного транспорта. Общие требования. Доступ через «Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов» Кодекс. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200124322/.
3. ВСН-195-83. Инструкция по изысканиям и проектированию притрассовых автомобильных дорог в условиях Сибири и Дальнего Востока / Минтрансстрой СССР. Введ. 01.09.1983. М.: ВНИИТС, 1983.
4. СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Введ. 01.07.2021. Изм. 31.05.2022. М.: Стан-дартинформ, 2021. Доступ через «Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов» Кодекс. URL: https://docs.cntd.ru/ document/573659326/.
5. Инструкция по расчету пропускной и провозной способностей железных дорог ОАО «РЖД»: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» от 04.03.2022. № 545/р. Доступ через СПС «КонсультантПлюс».