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

дольного профиля на данном пикете предусмотрены небольшие подъёмки (до 0,4–0,5 м), которые возможно осуществить за счет увеличения толщины балластного слоя, и при этом ширина существующей основной площадки достаточна для размещения более крупной балластной призмы с обеспечением требуемой ширины обочин.

Если запроектированы значительные подъёмки (ПГР >РГРmax), не позволяющие разместить проектную балластную призму в пределах существующей основной площадки, а ось существующего пути нельзя смещать даже на время строительства, возникает необходимость уширять существующее земляное полотно в обе стороны. Для устойчивости присыпаемой части грунта на откосах существующего земляного полотна при высоте насыпи более 1,0 м срезается дерн и нарезаются уступы. Для придания устойчивости присыпаемой призме ширина присыпаемой части земляного полотна должна быть не менее 1–2 м, а при выполнении работ механизмами (транспортными средствами, машинами по планировке и уплотнению грунта) ширина принимается не менее 3,0 м при отсыпке скальным грунтом, 3,5 м – дренирующим и 4,0 м – глинистым.

Отсыпка такого поперечного профиля из глинистых грунтов возможно лишь при условии прекращении движения поездов на этом участке, поэтому целесообразно до бровки существующего земляного полотна отсыпку вести местным глинистым грунтом, а выше – из дренирующих грунтов. Дренирующие грунты дорогостоящие, поэтому применение такого поперечного профиля крайне нежелательно и допустимо при небольшой высоте насыпи. Срезки в выемке по I типу обычно не проектируются.

Второй тип поперечных профилей. В тех случаях, когда допускается смещение оси существующего пути в поперечном направлении, можно избежать дорогостоящего двустороннего уширения земляного полотна, если ПГР >РГРmax и проектная балластная призма не помещается на существующей основной площадке с обеспечением минимальной допускаемой ширины обочин. В этом случае применяется тип II (только на насыпи), при этом один из откосов существующего земляного полотна можно сохранить, устроив одностороннюю присыпку.

Третий тип поперечных профилей. Этот тип поперечных профилей применяется в двух вариантах: для случая сохранения оси существующего пути

– тип III-а взамен типа I и для случая сохранения одного из откосов – тип III-б взамен типа II.

В поперечнике типа III-а ось пути смещается во временное положение, а в поперечнике III-б – в постоянное. Для того чтобы получить минимальные объемы по присыпке земляного полотна временного или постоянного пути, необходимо стремиться к минимальному смещению. С этой целью точка, в которой начинается отсыпаемый откос, должна быть максимально приближена к оси существующего пути. Положение этой точки определяется условиями безопасности движения поездов по существующему пути. Это расстояние принимается не менее 2,75 м.

Организация земляных работ усложняется при коренной ре-

59

конструкции продольного профиля железной дороги, когда требуются: углубление (сопровождаемое срезками откосов) или, наоборот, уменьшение глубины выемок; досыпки и подрезки насыпей, которые нельзя выполнить за счет изменения толщины балластной призмы. Досыпки сопровождаются боковыми присыпками. В некоторых случаях необходимо для сохранения движения поездов переключать его на дополнительно укладываемый временный инвентарный путь.

Возможные очередности выполнения земляных работ по усилению насыпей приведены на рис. 29. По всем схемам предусмотрено сохранение движения по одному из путей.

Рис. 29. Очередность выполнения земляных работ при переустройстве насыпей:

а – односторонняя боковая присыпка грунта к насыпи (рабочая отметка (высота насыпи) остается низменной, оси путей смещаются); б – двухсторонние боковые присыпки грунта к насыпи (рабочая отметка не изменяется, оси путей смещаются); в – односторонняя боковая присыпка (высота насыпи увеличивается («досыпка» до 1,0 м), оси путей смещаются); г – двухсторонние боковые присыпки (высота насыпи увеличивается (досыпают на 1,0 м), оси путей не смещены); д – двухсторонние боковые присыпки (высота насыпи увеличивается (досыпают до 2,0 м, оси путей не смещены); е – высоту насыпи уменьшают (подрезают до 1,0 м, оси путей не смещены). 1 оч., 2 оч., 3 оч., 4 оч., 5 оч., 6 оч., 7 оч. – очередность производства работ; 1 – существующая балластная призма; 2 – устраиваемая вновь балластная призма; 3 – реконструируемая балластная призма; 4 – балластная призма устраиваемого вновь и разбираемого временного (инвентарного) пути; 5 – геотекстиль или полистирол; I с, II с, I п, II п, II в — оси путей существующих, проектируемых и временного (Пунктиром показана граница возможного защитного слоя.)

На рис. 29, а, б приведены схемы усиления существующих насыпей с одно- и двухсторонними боковыми присыпками (соответственно) при сохранении отметок существующей головки рельса или с небольшим их увеличением за счет толщины балластного слоя под шпалой в ходе его реконструкции (очистки щебня). В первом случае (рис. 29, а) происходит сдвижка I и II путей в сторону присыпаемой части земляного полотна. Эта схема будет предпочтительней при увеличении радиусов существующих кривых и возникающих

60

при этом сдвижках пути.

Причиной боковых присыпок могут также служить увеличение мощности верхнего строения пути (габаритов балластной призмы) в соответствии с СТН Ц-01-95, недостаточные размеры основной площадки земляного полотна для его размещения и, конечно, необходимость усиления земляного полотна (в том числе и на слабом основании) уположением откосов.

Односторонняя боковая присыпка (см. рис. 29, а) предпочтительнее, поскольку при такой схеме усиления земляного полотна объем земляных работ будет меньше, чем при двухсторонней присыпке. Минимальная ширина присыпаемой автовозкой части насыпи должна обеспечивать проезд автосамосвалов и работу грунтоуплотняющей техники при послойном уплотнении тела земляного полотна. Особенно тщательно должна быть уплотнена откосная часть насыпи, подверженная атмосферным воздействиям.

Двухстороннюю боковую присыпку (см. рис. 29, б) используют в том случае, когда требуется сохранить существующие оси путей (например, на подходах к станциям, большим и внеклассным мостам и т.д.). Смещение осей может привести к значительным работам по перекладке станционных путей и стрелочных улиц, реконструкции опор мостов и установке в новое положение пролетных строений. Последовательность работ по такой схеме следующая: сначала с уплотнением отсыпают нижнюю часть насыпи (1 оч.) с одной стороны; досыпают ее поездной возкой или автовозкой из перегрузочных карьеров; те же операции повторяют при отсыпке нижней и верхней частей насыпи со второй стороны насыпи (2 оч.). Далее выполняют реконструкцию основной площадки земляного полотна (с расстиланием пенополистирола или геотекстиля5) и верхнего строения пути (с глубокой очисткой щебня) 3.

На рис. 29, в приведена схема усиления существующей насыпи боковой односторонней присыпкой и сравнительно небольшой вертикальной досыпкой. Работы выполняют в три очереди.

В первую очередь ведут боковую присыпку (1 оч.) с использованием автовозки грунта из перегрузочных и местных карьеров.

Во вторую очередь (2 оч.) разбирают второй существующий путь, убирают лежащую под ним балластную призму 1. Планируют основную площадку земляного полотна (уклоном 0,04 в полевую сторону, расстилают на ней, если это необходимо, геотекстиль). Досыпают насыпь дренирующим грунтом, завозимым думпкарными вертушками по сохраненному первому пути (с тщательным послойным уплотнением) или автовозкой из перегрузочных карьеров. Формируют балластную призму второго главного пути с завозом балласта также по сохраненному первому пути думпкарными вертушками. Укладывают на нее звеньевой путь на железобетонных шпалах, переключают на этот путь движение поездов.

В третью очередь разбирают рельсошпальную решетку и оставшуюся часть балластной призмы первого существующего пути 7; планируют основную площадку земляного полотна (с уклоном 0,04 к полевой стороне), расстилают геотекстиль. Досыпают насыпь до проектных отметок дренирующим грунтом, завозимым думпкарными вертушками по вновь уло-

61

женному на проектной оси второму пути (с тщательным послойным уплотнением (3 оч.)). На спланированной после досыпки основной Iплощадке земляного полотна формируют балластную призму 2 с завозом щебня думпкарными вертушками по второму главному пути, укладывают на нее звеньевой путь на железобетонных шпалах.

На рис. 29, г приведена схема усиления существующей насыпи двухсторонними боковыми присыпками для сохранения первоначального положения осей путей и со сравнительно небольшой (до 1,0 м) вертикальной досыпкой. Количество очередей в этом случае из-за дополнительной боковой присыпки (2 оч.) увеличивается до четырех, и, кроме того, требуется укладка временного инвентарного пути 4 для переключения на него движения поездов после завершения третьей очереди. Временный путь используется и для организации работ четвертой очереди.

Работы первой и второй очереди (боковые присыпки насыпи с одной и другой стороны) (1 оч., 2 оч.) ведут, применяя автомобильную возку грунта из перегрузочных или местных карьеров. Дополнительный перегрузочный карьер может быть устроен с другой стороны станционных путей. Можно использовать и один карьер, но для отсыпки насыпи с другой стороны потребуется уложить временный переезд.

В третью очередь (3 оч.) разбирают второй существующий путь (11с); убирают лежащую под ним балластную призму 7; планируют освободившуюся часть основной площадки земляного полотна; расстилают на ней геотекстиль; досыпают насыпь до проектной отметки – дренирующий грунт завозят по существующему пути, разравнивают его (бульдозерами или путевым стругом), тщательно послойно (толщина слоя 0,3 м) уплотняют; на (планированной части новой основной площадки укладывают временный железнодорожный путь 4 (шпалы деревянные, эпюра их 1600 шт./км, рельсы Р50, старогодные); балластируют путь песком, завозимым хопперами-дозаторами (толщина балласта под шпалой 25–30 см); на временный путь переключают движение поездов с 1с пути.

В четвертую очередь (4 оч.) разбирают первый существующий путь (1с); убирают находящуюся под ним балластную приму 7; планируют основную площадку существующего земляного полотна и нижней части примыкающей к нему боковой присыпки (с уклоном 0,04 по направлению к полевой стороне); расстилают на ней слой геотекстиля (с выпуском на откос); по временному пути (11в) 4 завозят в думпкарных вертушках дренирующий грунт, выгружают его на подготовленное основание, разравнивают и тщательно послойно (толщина слоя 0,3 м) уплотняют виброкатками; на спланированную часть новой (проектной) основной площадки поездной возкой (думпкарными вертушками) завозят щебень для балластной призмы первого пути (In), формируют ее (с тщательным послойным уплотнением виброкатками) 2; укладывают звеньевой путь на железобетонных шпалах первого пути (шпальные ящики засыпают щебнем из хоппер-дозаторов); переключают на него движение поездов; инвентарный путь разбирают, балластную призму под ним или убирают, или планируют и используют в верхней части насыпи,

62

отсыпаемой в третью очередь, либо в качестве песчаной подушки в балластной призме второго проектного пути; завозят думпкарными вертушками щебень под второй проектный путь (11п) и на междупутье по уложенному ранее третьему проектному пути, разравнивают его и тщательно послойно уплотняют; укладывают звеньевой путь на железобетонных шпалах (ось проектного 11п пути совпадает с осью существующего 11с пути); шпальные ящики засыпают на 2/3 их высоты щебнем из хоппер-дозаторов.

Количество очередей возрастает при увеличении толщины досыпки, так как толщина досыпаемого за одну очередь грунта под каждым из путей составляет 0,6 м (два слоя по 0,3 м), далее требуется перекладка временного пути на новую ось. На рис. 29, д представлена схема очередности работ при досыпке верхней части насыпи (толщиной до 2 м) дренирующими грунтами, доставляемыми поездной возкой (думпкарными вертушками). Нижнюю часть насыпи усиливают двухсторонними присыпками (1 оч., 2 оч.) с использованием автовозки. При этом движение поездов переключают на последовательно перекладываемый временный инвентарный путь (11B1, 1в1, 11в2, 1в2). Оси существующих (1с и 11с) и проектных (In и 11п) путей по данной схеме совпадают.

Толщина слоя досыпки третьей и четвертой очередей (3 оч. и 4 оч.) составляет 0,8–1,0 м за счет того, что толщина балласта под 1с путем 0,5–0,6 м. Это позволяет досыпать насыпь с одного пути (последовательно 1с и 11в1) на три слоя по 0,3 м.

Пути уменьшения количества перекладок пути и сокращения таким об-

разом продолжительности земляных работ:

1) поездной возкой отсыпать только верхний защитный слой из дренирующего грунта (без применения геотекстиля) толщиной 0,8–1,0 м для суглинков и глин и 0,5–0,7 для супесей [3]. Нижние слои досыпок (второй и третьей очереди для односторонней боковой присыпки (рис. 29, в), третья и четвертая и частично пятая очереди для двухсторонних боковых присыпок (см. рис. 29, д) отсыпать автовозкой грунта из перегрузочных карьеров;

2) движение поездов по реконструируемому перегону за крывать на длительный период, необходимый для боковой присыпки и досыпки нижней части (до нижней границы защитного слоя) автомобильной возкой грунта из перегрузочных или местных карьеров. Движение поездов переключаютна пути, уложенные на временном обходе данного перегона или участка. В этот же период можно реконструировать существующие водопропускные сооружения (без устройства разгружающих мостов), удлинять трубы, усиливать опоры мостов и т.д.

На рис. 29, е представлена схема очередности работ при сравнительно небольших (до 1,0 м) подрезках земляного полотна. Оси существующих (1с и 11с) путей сохранены. Насыпь сооружена из качественных грунтов, стабилизированных в ходе длительной эксплуатации железной дороги. В данном частном случае защитный слой не устраивается. К работам первой очереди (1 оч.) относятся: разборка второго существующего пути, уборка загрязнен-

63

ного балласта, находившегося под ним 1; срезка и уборка грунта левой части насыпи до проектной ее отметки; планировка основной площадки (с уклоном 0,04 в полевую сторону); укладка временного инвентарного пути 4 по оси 11в; подъемка его на песок толщиной 25–30 см (песок доставляют хоппердозаторами по уложенному пути), выправка с частичной обкаткой временного пути, переключение на него движения поездов.

Во вторую очередь (2 оч.): разборка первого (1с) пути, уборка загрязненного балласта 1. При использовании машины RМ-80 сначала убирают балласт в специализированный подвижной состав из вагонов ПУ, а после этого разбирают путь; срезают и убирают грунт с правой стороны показанного на рис. 29, е поперечника насыпи до проектных отметок насыпи. Завоз балласта под In путь думпкарными вертушками по 11в пути; разравнивание его и послойное уплотнение, формирование балластной призмы In пути 2; укладка звеньевого пути на железобетонных шпалах; заполнение шпальных ящиков на 2/3 их высоты; переключение движения поездов на In путь; разборка временного пути, уборка песчаного балласта (или частичное использование его для формирования песчаной подушк и под 11п путь); повторная планировка левой части основной площадки земляного полотна; выгрузка из думпкарных вертушек, подаваемых по первому пути, балласта; разравнивание и уплотнение его, формирование балластной призмы; засыпка междупутья; укладка звеньевого 11п пути на железобетонных шпалах, засыпка шпальных ящиков 11п пути щебнем на 2/3 высоты; выправка 11п пути и открытие по нему движения поездов.

При наличии слабых грунтов в теле существующего подрезаемого земляного полотна глубину подрезки увеличивают на величину защитного слоя. При этом количество очередей и, следовательно, перекладок временного пути увеличивается.

Приведенные на рис. 29, а, б схемы очередности работ по усилению земляного полотна без изменения высотных отметок предполагают, что существующая насыпь сложена из качественных грунтов и потребности устройства в верхней ее части защитного слоя нет. Роль защитного слоя в том случае могут выполнить геосинтетические материалы, расстилаемые на спланированной (с уклонами 0,04 в полевые стороны насыпи) основной площадке земляного полотна.

На рис. 30 представлены поперечные профили переустраиваемых выемок, на которых показана очередность выполнения земляных работ в зависимости от того, сохраняется ли существующая отметка головки рельса, увеличивается или уменьшается глубина выемки (выполняют досыпки или подрезки основной площадки земляного полотна), при этом если существующая и проектная отметки головок рельсов разнятся незначительно – в основном за счет увеличения толщины проектной балластной призмы. При наличии в основании выемки слабых переувлажненных глинистых грунтов может быть предусмотрено устройство защитного слоя (с выводом из него воды подкюветным дренажем или лотками).

64

Рис. 30. Схема переустройства выемок:

а – подрезка откосов выемки с одной стороны (глубина выемки остается неизменной, оси путей смещены незначительно); б – глубина выемки уменьшается (досыпка); в – глубина выемки увеличивается (подрезка), посторонняя подрезка откосов (оси путей не смещены); г – то же, односторонняя подрезка откоса (оси путей смещены); д – то же, двухсторонняя подрезка откосов (оси путей сохранены). Глубина подрезки увеличена с тем, чтобы в основании балластной призмы был размещен защитный слой из дренирующего грунта, 6 – кюветы; 7– подкюветный дренаж; остальные обозначения (7–5) те же, что и на рис. 29.

На рис. 30, б представлена схема очередности переустройства выемки досыпками дренирующим грунтом. На рис. 30, в и г представлены попереч-

65

ные профили переустраиваемых (углубляемых) выемок. При наличии в основании выемки слабых грунтов дополнительно устраивают защитный слой. Для этого выемку разрабатывают глубиной, большей проектной на 0,8 м (на толщину защитного слоя).

2.5 Реконструкция водоотводных сооружений в выемках

Для отвода воды из выемок и нулевых мест сооружают кюветы, дренажи, лотки. От их исправности в значительной степени зависит стабильность земляного полотна, однако в результате длительной эксплуатации они зачастую находятся в неудовлетворительном состоянии. Основными дефектами являются погребенные кюветы, заросшие и разрушенные канавы, засоренные лотки и дренажи (рис. 31).

Поэтому одной из основных работ при переустройстве железной дороги под скоростное движение является реконструкция этих сооружений для обеспечения круглосуточного гарантированного отвода поверхностных и грунтовых вод от железнодорожного пути. Проектирование реконструкции водоотводов проводят в соответствии с требованиями СТН Ц-01–95. Наиболее распространенными решениями по устройству водоотводов в выемках являются:

•нарезка нового кювета;

•устройство подкюветного дренажа из трубофильтров;

•устройство продольного железобетонного лотка безраспорной конструкции.

Рис. 31. Поперечный профиль реконструируемого кювета: 1 – дно существующего

ипроектного кювета; 2 и 3 – бровки существующего и проектного кювета

Впроектах предусматривают:

•нарезку новых и реконструкцию существующих канав и кюветов;

•замену кюветов на лотки для уменьшения земляных работ по срезке откосов выемок;

•разборку существующих разрушенных лотков; устройство на их месте новых лотков или подкюветных дренажей, с заглублением их дна на 0,2–0,3 м. Продольный уклон дна новых сооружений должен быть не менее 0,003.

Работы по реконструкции водоотводов выполняют с применения средств

66

механизации (например, машины СЗП-600 и других).

Нарезка кюветов. В технологическом процессе нарезки (очистки) кювета может быть использован, например, следующий комплекс машин: СЗП600, СС-1м, состава для уборки засорителей.

До ремонта кювет типовой конструкции может быть заполнен спрессованной массой из старого засоренного щебня (рис. 33, а).

После ремонта должен быть сформирован очищенный кювет типовой конструкции, глубиной 0,6 м с уклоном, соответствующим продольному профилю пути. Эту работу выполняют заблаговременно под прикрытием «окон» для основных работ.

Комплекс работ и последовательность их выполнения следующие:

•удаление препятствий, мешающих нормальной работе машин, за пределы участка;

•срезка травяного покрова на поверхности засоренного старым балластом кювета плугом СЗП-600 (рис. 33, б, в, г);

•послойная вырезка из кювета старого балласта с погрузкой его на подвижной состав; транспортировка и выгрузка его в берму; берму планируют бульдозером;

•окончательная планировка откосов и дна кювета путевым стругом СС-1М. Работы организуют следующим образом (рис.32).

Рис. 32. График производства работ по нарезке кювета: 1 – оформление закрытия перегона; 2 – срезка травяного покрова машиной СЗП-600 (7 маш.); 3 – нарезка (очистка) кювета машиной СЗП-600 (7 маш.); 4 – выгрузка загрязненного балласта в берму (2 маш.); 5 – профилирование откоса и планировка дна кювета путевым стругом СС-1М (7 маш.); 6 – работа комплекса на другом участке; (маш. – машинисты)

67

Рис. 33. Технологическая схема нарезки кювета машиной СЗП-600 и СС-1М:

а – водоотвод до ремонта; б – состояние водоотвода после первого прохода машины СЗП-600; в – состояние водоотвода после второго прохода; г – состояние водоотвода после третьего прохода; д – поперечник кювета после работы машины СС-1М; 1 – ось проектируемого кювета; 2 – дно проектируемого кювета

Первый день – после закрытия перегона для движения поездов на участок прибывает поезд. Он состоит из: локомотива, концевого вагона с электростанцией и поворотным транспортером, 10 порожних универсальных по-

68