Щербак П.Н. Реконструкция и усиление ж.д. инфраструктуры. Учеб. пособ. 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

1Реконструкция железных дорог. Общиеположения…………………………...…….4 1.1 Оценка несущей способности земляного полотна ……………………………….8 1.2 Контроль качества земляного полотна реконструируемых

железных дорог ………………………………………..………………………..11

2Реконструкция земляного полотна ……………………………….……………12 2.1 Усиление земляного полотна, расположенного на

твердом основании …………………………………………………….……14

2.1.1 Усиление земляного полотна боковыми присыпками ……………..……..15 2.1.2 Классификация и область применения армогрунтовых

конструкций ……………………………………………….………………....18

2.1.3 Усиление земляного полотна подпорными стенами ………….…………20 2.1.4 Армогрунтовые стены …………………………………………………27

2.1.5 Усиление насыпей путем армирования их тела ……………….……….…29 2.2 Усиление земляного полотна, расположенного на слабом

основании ……………………………………………………………….……..34

2.2.1 Усиление слабых оснований после полной разборки существующей насыпи …………………………………….35

2.2.2 Усиление слабых оснований земляного полотна вертикальным дренированием ……………………………….………………38

2.2.3 Усиление слабых оснований насыпей железобетонными сваями ………....41 2.2.4 Усиление слабых оснований насыпей втрамбовыванием скальных материалов …………………………………………………………..…..43

2.2.5 Усиление земляного полотна на слабом основании без его разборки …………………………………………………………..45

2.2.6 Стабилизация насыпей на болотах путем устройства подпорного контрбанкета …………………………………………………………46

2.3 Реконструкция верхнего строения пути. Общие положения………….…..47

2.4Реконструкция поперечных профилей земляного полотна …………………..57

2.5Реконструкция водоотводных сооружений в выемках ………………………..66 2.5.1 Устройство подкюветного дренажа …………………………………………..69 2.5.2 Сооружение новых водоотводных лотков ……………………………….71 2.5.3 Проектирование, монтаж и эксплуатация водоотводных

композитных лотков ………………………………………………………..74

2.6Переустройство станций и узлов …………………………………………….77 2.6.1 Проектирование переустройства станций…………………...…………78

2.7Реконструкция переездов ……………………………………………………. 85

2.8Реконструкция устройств связи, СЦБ, энергоснабжения и

электрификации …………………………………….…………………………. 87

Библиографический список ……………………………………………………… 90

2

1 РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. ОБЩИЕПОЛОЖЕНИЯ

Инфраструктура железнодорожного транспорта включает в себя пять подсистем:

-железнодорожный путь – подсистема инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающая в себя верхнее строение пути, земляное полотно, водоотводные, противодеформационные, защитные и укрепительные сооружения земляного полотна, расположенные в полосе отвода, а также искусственные сооружения;

-железнодорожное электроснабжение – подсистема инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающая в себя комплекс технических сооружений и устройств, обеспечивающих электроснабжение потребляющих электроэнергию подсистем инфраструктуры железнодорожного транспорта, а также электроснабжение тягового подвижного состава на электрифицированных железных дорогах;

-железнодорожная автоматика и телемеханика – подсистема инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающая в себя комплекс технических сооружений и устройств сигнализации, централизации и блокировки, обеспечивающих управление движением поездов на перегонах и станциях и маневровой работой;

-железнодорожная электросвязь – подсистема инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающая в себя комплекс технических сооружений

иустройств, обеспечивающих формирование, прием, обработку, хранение, передачу и доставку сообщений электросвязи в процессе организации и выполнения технологических процессов железнодорожного транспорта;

-станционные здания, сооружения и устройства – подсистема инфраструктуры железнодорожного транспорта, включающая в себя технологические комплексы зданий, сооружений и устройств для производства на железнодорожных станциях операций с грузами, багажом, почтовыми отправлениями, вагонами, локомотивами и поездами, технического обслуживания и ремонта инфраструктуры железнодорожного транспорта и железнодорожного подвижного состава, а также для обслуживания пассажиров.

В последнее время к качеству перевозочного процесса на всех видах транспорта и, в частности, на железных дорогах предъявляются новые, более высокие, требования. На первый план выходят запросы клиентуры по комфортности проезда, по сокращению сроков нахождения в пути. Воплощение в жизнь нового качества перевозок приводит к резкому повышению требований к инфраструктуре железных дорог: созданию нового подвижного состава, станционных устройств, модернизации систем сигнализации, информации и связи и в первую очередь переустройству всех основных элементов железнодорожного пути (плана и профиля линии, искусственных сооружений, земляного полотна, верхнего строения пути).

4

К реконструкции железнодорожного пути относятся работы, приводящие, как правило, к изменению категории пути. После реконструкции путь может переводиться также в более высокий класс, группу или категорию в зависимости от эксплуатационных условий. Под термином «Реконструкция железных дорог» понимается их перевод на новый жизненный цикл вследствие того, что все существующие резервы для решения конкретных задач исчерпаны.

Вобщем случае реконструкцию существующих железных дорог ведут в следующих случаях:

• при необходимости введения скоростного движения на двухпутной электрифицированной железнодорожной магистрали с сохранением (или даже при одновременном увеличении) грузооборота;

• при введении в основном только скоростного или высокоскоростного движения пассажирских поездов, с переводом транзитных грузовых поездов на дублирующие хода;

• только при увеличении грузооборота;

• при необходимости реконструкции существующего однопутного железнодорожного пути перед или одновременно со строительством второго пути или при его электрификации.

Реконструкция железнодорожного пути направлена на повышение прочности, несущей способности, стабильности, долговечности и других показателей надежности как железнодорожного пути в целом, так и его составных частей и элементов, обеспечивающих продление продолжительности жизненного цикла, сокращение трудоемкости и стоимости технического обслуживания пути и получение экономического эффекта при его эксплуатации.

Вкомплекс реконструкции железных дорог входит усиление или капитальный ремонт верхнего строения пути. В отличие от капитального ремонта, когда выполняются работы только по верхнему строению пути (замена изношенной рельсошпальной решетки на деревянных или железобетонных шпалах без переустройства положения пути в плане и профиле, очистка или замена балласта, очистка водоотводов), при реконструкции железнодорожного пути, помимо работ по верхнему строению пути, выполняется комплекс работ по улучшению плана и профиля пути, по земляному полотну, малым и средним мостам и другим инженерным сооружениям. Отличительной особенностью такого вида железнодорожного строительства является то, что оно выполняется при сохранении движения поездов. Реконструкция железнодорожного пути должна проводиться в первую очередь на линиях 1–3 классов, подготавливаемых для скоростного движения пассажирских поездов, увеличения пропускной и провозной способности, повышения нагрузки на ось. Реконструкция больших мостов, тоннелей, галерей и автодорожных путепроводов должна проводиться по отдельной проектной документации.

Работы по реконструкции железнодорожного пути проводятся также в составе комплексной реконструкции инфраструктуры при необходимости увеличения пропускной и (или) провозной способности участков, комплексного обновления параметров устройства пути, электроснабжения, автоматики и телемеханики, связи, а также при вводе в обращение грузовых вагонов с осевой

5

нагрузкой выше 25 т на ось и организации скоростного (от 141 км/ч до 200 км/ч) и высокоскоростного (более 200 км/ч) движения пассажирских поездов.

Выполнение отдельных работ и их совокупностей, направленных на повышение технического уровня отдельных объектов железнодорожного пути и преимущественно выполняемых по типовым технологическим процессам или их модификациям, относится к модернизации железнодорожного пути.

Реконструкция железнодорожного пути, требующая изменений продольного профиля и плана (ликвидация переломов профиля, уменьшение уклонов пути до нормативных значений и др.), сопряженных с большими объемами земляных и других работ, должна выполняться в рамках комплексной реконструкции инфраструктуры железнодорожной линии.

Реконструкция железнодорожного пути, на котором намечается обращение пассажирских поездов со скоростями более 200 км/ч, должна выполняться в рамках комплексной реконструкции инфраструктуры железнодорожной линии по специально разработанным нормативам и требованиям.

Впроцессе реконструкции отдельные сооружения могут быть переустроены

смаксимальным сохранением существующих конструкций, а другие – заменены на новые. Так, при одностороннем удлинении труб сохраняют звенья труб и один из оголовков, находящиеся в исправном состоянии под существующим земляным полотном. Сохраняется, при соответствующем его усилении, и земляное полотно. Вместе с тем заново перестраивают водопропускные и водоотводные сооружения, находящиеся в аварийном состоянии и не обеспечивающие пропуск расчетного расхода воды.

Работы по верхнему строению пути должны проводиться только после завершения работ по реконструкции и ремонту искусственных сооружений и земляного полотна.

Работы по реконструкции железных дорог должны выполняться в специально предоставляемые и технологические «окна», заложенные в график движения поездов или на закрытом для ремонта пути на длительный период.

Работы по реконструкции железных дорог независимо от того, для чего их выполняют, имеют ряд общих особенностей, которые необходимо учитывать при организации работ:

• ведение работ в условиях интенсивного движения поездов;

• большой объем работ по разборке и перекладке существующих путей;

• переоборудование устройств СЦБ и ЭЦ;

•совмещение работ на станциях с работами на перегонах. Работы по возможности не должны нарушать эксплуатационную деятельность. Для обеспечения этого и безопасности движения поездов:

•сооружают временные обходы отдельных участков;

•на станциях укладывают временные пути и стрелочные переводы;

•сооружают временные устройства СЦБ и связи, контактной цепи. Особое внимание уделяют соблюдению правил техники безопасности при организации и производстве работ:

•места работ на эксплуатируемых участках ограждают сигналами;

•обеспечивают телефонной связью производителя работ с дежурным по

6

станции и сигналистами;

• земляные работы в зонах размещения подземных инженерных коммуникаций должны вестись только с разрешения соответствующих организаций и в присутствии их представителя.

Комплекс работ по реконструкции железных дорог представлен на рис. 1.

Рис. 1. Комплекс работ по реконструкции железных дорог

Усиление и реконструкция существующих сооружений на перегонах, которое со-

стоит из:

•реконструкции водопропускных сооружений (удлинение существующих труб, ремонт или замена на новые элементов трубы, находящихся под существующим земляным полотном; реконструкция, ремонт опор мостов, замена пролетных строений);

•усиления существующего земляного полотна (досыпки и подрезки, уборка «шлейфов», уширение основной площадки земляного полотна в соответствии со строительно-техническими нормами, лечение больных мест существующего земляного полотна, усиление насыпей на слабых основаниях и т.д.).

•реконструкции водоотводных сооружений в выемках (переустройство кюветов, подкюветных дренажей, железобетонных лотков);

•реконструкции верхнего строения пути (усиление основной площадки земляного полотна с использованием геоматериалов, очистка щебня, увеличение его толщины, изменение размеров балластной призмы, сдвижки пути на новую ось, устройство переходных участков на подходах к мостам и т.д.);

•реконструкции устройств электрификации, связи и СЦБ (замена существующих дефектных опор контактной сети на новые, перенос опор на новые места

всвязи с переустройством верхнего строения пути – увеличением радиусов кри-

7

вых, длин прямых вставок между ними, изменением габарита; обновление тяговых подстанций — замена оборудования на более совершенное, переход на переменный ток, перенос их на другие места и т.д.).

Переустройство станций и узлов (без перевода их на новые площадки) состоит в основном из тех же видов работ, что и на перегонах.

Строительные работы для обеспечения безопасности движения поездов,

пассажиров, жителей близлежащих населенных пунктов, а также охраны окружающей среды включают:

•постройку путепроводов на перегонах (как минимум через 4 км) и на станциях и узлах;

•строительство на станциях пешеходных мостиков, подземных переходов;

•сооружение вдоль трассы специализированной патрульной автомобильной дороги, позволяющей ремонтным бригадам в кратчайшие сроки прибыть к местам аварий;

•устройство ограждений (в том числе зеленых), предотвращающих попадание людей и скота в опасные зоны;

•устройство шумозащитных заборов и сооружений (в частности, перед жилыми поселками);

•реконструкцию водозаборных и очистных сооружений;

•оборудование котельных и промышленных предприятий дополнительными фильтрами, предотвращающими выброс вредных веществ в атмосферу;

•ограждение поселков железнодорожников зелеными насаждениями.

1.1 Оценка несущей способности земляного полотна

Земляное полотно высокоскоростных железных дорог, как и все другие сооружения и обустройства, должно обеспечивать непрерывную работу большой динамической системы — железнодорожного пути. Для этого необходимо строгое соблюдение ряда требований, основными из которых являются: прочность; устойчивость; стабильность; минимальная деформируемость; долговечность; ремонтопригодность; минимизация затрат на сооружение и содержание.

Эти требования реализуются при проектировании поперечных очертаний земляного полотна и обеспечиваются за счет достижения заданных параметров по первой и второй группам предельных состояний – по прочности и деформируемости. При этом неизбежным становится учет влияния вибродинамического воздействия от проходящих поездов на изменение свойств грунтов, из которых слагается земляное полотно.

В процессе проектирования земляного полотна расчетные показатели по первой группе предельных состояний (по прочности) в соответствии с действующей нормативной документацией в строительстве сводятся к обеспечению:

•прочности основной площадки земляного полотна на глубине 0,55 м от подошвы шпалы, т.е. в зоне контакта балластного и защитного слоев;

•прочности тела земляного полотна в контактной области вблизи защитного слоя;

•устойчивости откосов насыпей и выемок;

•стабильности и прочности оснований насыпи.

8