Научная статья на тему 'Основополагающие требования к конструкции земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий'

Основополагающие требования к конструкции земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
1896
285
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВСМ / земляное полотно / требования к земляному полотну ВСМ / защитные слои / прочность / устойчивость / деформативность земляного полотна ВСМ / High-speed network / roadbed / HSN roadbed requirements / mat coat / strength / stability / HSM roadbed deformability

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Колос Алексей Федорович, Петряев Андрей Владимирович, Колос Ирина Владимировна, Говоров Вадим Владимирович, Шехтман Евгений Иосифович

Цель: Научное обоснование требований к конструкции земляного полотна высокоскоростных магистралей (ВСМ) для проектирования линии «Москва–Казань–Екатеринбург», а также для реализации проектов ВСМ «Евразия» и «Екатеринбург–Челябинск». Методы: Проведен анализ существующих норм проектирования земляного полотна ВСМ. Обоснование норм и требований к земляному полотну ВСМ состояло в системном анализе опыта проектирования и строительства ВСМ в Западной Европе, Китае, Японии и в других странах с развитой сетью высокоскоростного движения поездов. Результаты: Определены основополагающие принципы и требования, которые должны быть положены в основу проектирования земляного полотна ВСМ. Практическая значимость: Полученные результаты должны быть использованы при разработке конструкций и строительстве земляного полотна ВСМ, сооружаемых на территории Российской Федерации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Колос Алексей Федорович, Петряев Андрей Владимирович, Колос Ирина Владимировна, Говоров Вадим Владимирович, Шехтман Евгений Иосифович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ESSENTIAL REQUIREMENTS FOR ROADBED DESIGN OF HIGHSPEED RAIL LINES

Objective: Scientific justification of requirements to roadbed design of high-speed networks (HSN) for the purpose of constructing “Moscow–Kazan–Yekaterinburg” railroad line, as well as implementation of “Eurasia” and “Yekaterinburg–Chelyabinsk” HSN projects. Methods: The analysis of modern roadbed design standards for HSN was carried out. The justification of HSN roadbed norms and requirements involved system analysis of HSN engineering and construction in Western Europe, China, Japan and other countries with well-developed high-speed network. Results: The fundamental principles and requirements, which are to be taken as a basis of HSN roadbed engineering, were determined. Practical importance: The obtained results are to be used in HSN roadbed engineering and construction, performed on the territory of the Russian Federation.

Текст научной работы на тему «Основополагающие требования к конструкции земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий»

УДК 625.1.5

А. Ф. Колос, А. В. Петряев, И. В. Колос, В. В. Говоров, Е. И. Шехтман

ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЛИНИЙ

Дата поступления: 05.10.2017 Решение о публикации: 28.1 1.2017

Аннотация

Цель: Научное обоснование требований к конструкции земляного полотна высокоскоростных магистралей (ВСМ) для проектирования линии «Москва-Казань-Екатеринбург», а также для реализации проектов ВСМ «Евразия» и «Екатеринбург-Челябинск». Методы: Проведен анализ существующих норм проектирования земляного полотна ВСМ. Обоснование норм и требований к земляному полотну ВСМ состояло в системном анализе опыта проектирования и строительства ВСМ в Западной Европе, Китае, Японии и в других странах с развитой сетью высокоскоростного движения поездов. Результаты: Определены основополагающие принципы и требования, которые должны быть положены в основу проектирования земляного полотна ВСМ. Практическая значимость: Полученные результаты должны быть использованы при разработке конструкций и строительстве земляного полотна ВСМ, сооружаемых на территории Российской Федерации.

Ключевые слова: ВСМ, земляное полотно, требования к земляному полотну ВСМ, защитные слои, прочность, устойчивость, деформативность земляного полотна ВСМ.

*Alexey F. Kolos, Cand. Eng. Sci., associate professor, head of a chair, kolos2004@inbox. ru; Andrey V. Petryayev, Cand. Eng. Sci., senior research fellow; Irina V. Kolos, Cand. Eng. Sci., associate professor; Vadim V. Govorov, D. Eng. Sci., professor; Evgeniy I. Shekhtman, D. Eng. Sci., professor (Emperor Alexander I Petersburg State Transport University) ESSENTIAL REQUIREMENTS FOR ROADBED DESIGN OF HIGHSPEED RAIL LINES

Summary

Objective: Scientific justification of requirements to roadbed design of high-speed networks (HSN) for the purpose of constructing "Moscow-Kazan-Yekaterinburg" railroad line, as well as implementation of "Eurasia" and "Yekaterinburg-Chelyabinsk" HSN projects. Methods: The analysis of modern roadbed design standards for HSN was carried out. The justification of HSN roadbed norms and requirements involved system analysis of HSN engineering and construction in Western Europe, China, Japan and other countries with well-developed high-speed network. Results: The fundamental principles and requirements, which are to be taken as a basis of HSN

roadbed engineering, were determined. Practica! importance: The obtained results are to be used in HSN roadbed engineering and construction, performed on the territory of the Russian Federation.

Keywords: High-speed network, roadbed, HSN roadbed requirements, mat coat, strength, stability, HSM roadbed deformability.

В настоящее время в Российской Федерации намечается масштабное развитие сети высокоскоростных магистралей (ВСМ). Основополагающими документами, обеспечивающими безопасность ВСМ, являются Технический регламент Таможенного союза «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта» (ТР ТС 002/2011) [1], утвержденный решением Комиссии Таможенного союза от 15.07.2011 г. № 710, и Технический регламент «О безопасности зданий и сооружений» (Федеральный закон от 30.12.2009 г. № 384-Ф3) [2]. Доказательной базой выполнения требований безопасности, изложенных в данных документах, являются национальные стандарты, своды правил, а при их отсутствии специальные технические условия, разрабатываемые для отдельного объекта капитального строительства. К сожалению, имеются только разработанные и утвержденные специальные технические условия для проектирования и строительства ВСМ «Москва-Казань-Екатеринбург» [3], в соответствии с которыми ведется подготовка проектной документации для проектируемой линии «Москва-Казань».

Проектирование земляного полотна железных дорог сегодня осуществляется на основе СП 119.13330.2012 «Железные дороги колеи 1520 мм», СП 32-104-98 «Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм» и СП 238.132600.2015 «Железнодорожный путь». Данные документы применяются при скорости движения пассажирских поездов до 200 км/ч. Другие нормативные документы пока отсутствуют или находятся в стадии разработки. Одним из них должен стать свод правил по проектированию и строительству земляного полотна ВСМ. Таким образом, типовых конструкций и решений земляного полотна, а также правил и норм его проектирования для ВСМ в Российской Федерации в настоящее время не существует. Не предложены такие конструкции и решения при организации движения поездов со скоростями до 400 км/ч и в мировой практике.

Российская Федерация является членом Международного союза железных дорог. В связи с этим будущие нормы должны быть разработаны на основе действующих российских нормативных и директивных документов в области железнодорожного транспорта, рекомендаций европейских нормативных документов в области высокоскоростного железнодорожного транспорта, европейских требований по совместимости инфраструктуры, утвержденных Директивой 96/48/ЕС в редакции Директивы 2004/50/EC [4],

а также других нормативных документов и опыта эксплуатации ВСМ за рубежом [5-9]. В частности, должны быть учтены следующие требования:

- ВСМ проектируется как двухпутная железнодорожная линия колеи 1520 мм;

- скорость движения высокоскоростных пассажирских поездов должна составлять до 400 км/ч с возможностью пропуска пассажирских поездов со скоростью до 200 км/ч;

- максимальная статическая нагрузка на ось высокоскоростных пассажирских поездов - не более 17 т (170 кН), электровозов для скоростных пассажирских поездов и технологического подвижного состава - 22,6 т (226 кН);

- максимальная динамическая нагрузка колеса подвижного состава на рельс - 16,3 т (160 кН).

Требования к земляному полотну вытекают из условий обеспечения безопасности движения поездов с максимальными установленными скоростями в соответствии с требованиями, изложенными в [1, 2].

С позиции обеспечения требований механической безопасности земляное полотно ВСМ должно обладать такими прочностью, устойчивостью и деформативностью, чтобы в процессе строительства и эксплуатации не возникала угроза причинения вреда жизни или здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений в результате:

1) разрушения (потери прочности или устойчивости) земляного полотна;

2) возникновения в земляном полотне деформаций недопустимой величины.

Разумеется, что разрушение и возникновение недопустимых деформаций земляного полотна ВСМ могут вызываться воздействием вибродинамической нагрузки на грунты, появляющейся при проходе высокоскоростного подвижного состава. Таким образом, при проектировании и строительстве земляного полотна ВСМ необходимо обеспечить требуемый уровень надежности по прочности, устойчивости и деформативности земляного полотна с учетом вибродинамического воздействия поездов [10-12] при минимальных затратах, а также при максимальном сохранении ценных земель, наименьшем ущербе природной среде.

Обеспечение требований механической безопасности земляного полотна ВСМ достигается разработкой таких конструктивных решений, которые исключают в процессе эксплуатации разрушение (потерю несущей способности или устойчивости) земляного полотна, а также возникновение в земляном полотне деформаций недопустимой величины. Во исполнение данного требования земляное полотно ВСМ должно рассчитываться по двум

группам предельных состояний. К первой относятся состояния, приводящие земляное полотно и его основание к полной непригодности к эксплуатации и вызванные потерей устойчивости откосов и несущей способности; ко второй - состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию земляного полотна вследствие недопустимых остаточных или упругих деформаций.

Земляное полотно ВСМ по первой группе предельных состояний должно обладать требуемыми несущей способностью и устойчивостью откосов. Для выполнения данного требования в ходе проектирования должны быть выполнены специальные расчеты, доказывающие обеспечение общей и местной устойчивости откосов земляного полотна, а также прочности подстилающих слоев.

Общую и местную устойчивость откосов насыпей или выемок определяют, исходя из соотношения

К > К

где Ку - минимальный расчетный коэффициент устойчивости откосов; Ктреб -минимальный требуемый коэффициент устойчивости откосов, который для ВСМ принят равным 1,30.

Расчетный коэффициент устойчивости определяется по методу предельного равновесия грунтового массива по круглоцилиндрической поверхности скольжения или заданной поверхности скольжения другой формы. В практике железнодорожного проектирования и строительства получил распространение метод Г. М. Шахунянца, являющийся сегодня основным при обосновании конструктивных решений с позиции устойчивости [13]. Он апробирован десятилетиями на практике и позволяет при наличии достоверных результатов инженерных изысканий принимать обоснованные проектные решения.

Отдельно необходимо остановиться на проектировании земляного полотна ВСМ на слабых основаниях. Одной из основных задач при разработке конструкций насыпей на слабом основании является обеспечение несущей способности последнего. В противном случае, под действием нагрузки от веса земляного полотна, веса верхнего строения пути, а иногда и от действия вибродинамической нагрузки, порождаемой подвижным составом, в основании образуются сплошные поверхности сдвига, приводящие к полному разрушению основания, возникновению лавинных деформаций, появлению бугров выпирания. Следует отметить, что потеря несущей способности основания напрямую угрожает безопасности движения поездов, и, следовательно, просчеты в этом направлении могут иметь катастрофические последствия. Опыт разработки проектной документации на строительство ВСМ «Москва-Казань» показывает, что имеет место подмена или смешивание понятий устойчивости откосов и несущей способности слабого основания.

Нередко в ходе проектирования ошибочно считается, что при обеспеченной устойчивости откосов нет необходимости проверять прочность (несущую способность) основания. Однако в отличие от насыпей, возводимых на прочных грунтах, где действительно основным критерием при расчетах по первой группе предельных состояний является коэффициент устойчивости, земляное полотно на слабом основании должно в обязательном порядке проверяться с позиции обеспечения прочности именно самого основания. Расчет основания насыпей по несущей способности производится, исходя из условия

Р < Р

факт — '

У

I п

где [Р] - несущая основания земляного полотна, МПа; Рфакт - действующие напряжения в основании насыпи, МПа; уп - коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый для ВСМ равным 1,3.

Для оценки несущей способности слабого основания могут использоваться и другие подходы, например основанные на анализе напряженного состояния последнего, с определением коэффициентов безопасности или коэффициентов стабильности (метод Г. М. Шахунянца) [13]. В этом случае в качестве критерия обеспечения несущей способности слабого основания принимается случай, когда ни в одной точке основания земляного полотна коэффициент безопасности (коэффициент стабильности) не будет менее 1,00.

Одно из наиболее важных отличий при проектировании земляного полотна ВСМ от существующих нормативных требований - необходимость сооружения земляного полотна с минимизацией остаточных деформаций основной площадки в эксплуатационный период. Опираясь на отечественный и зарубежный опыт строительства железных дорог с учетом применяемого типа верхнего строения пути, можно констатировать, что остаточные деформации основной площадки земляного полотна должны соответствовать следующим требованиям:

1) максимальная накопленная остаточная деформация основной площадки земляного полотна при безбалластной конструкции верхнего строения пути за весь срок ее полезного использования должна обеспечить возможность устранения просадок путем регулировки креплений и не превышать 15 мм;

2) максимальная накопленная остаточная деформация основной площадки земляного полотна при верхнем строении пути с ездой на балласте не должна быть больше 100 мм за 25 лет эксплуатации при интенсивности не более 10 мм в год;

3) остаточная деформация основной площадки должна быть равномерной в продольном направлении: уклон, вызванный осадкой, не должен превышать 0,25 %%;

4) разница в осадках земляного полотна и искусственного сооружения (мост, водопропускная труба, тоннель и т. д.) в зоне их сопряжения не должна превышать 5 мм.

Помимо остаточных деформаций основной площадки земляного полотна при движении высокоскоростных и других поездов возникает упругая деформация. Ее величина нормируется далеко не всеми нормативными документами, применяемыми за рубежом. Но от нее будут существенно зависеть расходы на эксплуатацию железнодорожного пути ВСМ, на эксплуатацию подвижного состава и т. д. [14]. В связи с этим под поездной нагрузкой упругие деформации основной площадки земляного полотна не должны превосходить допустимые:

5у <[ 5у ],

где 5у - расчетная упругая осадка основной площадки земляного полотна, мм; [5у] - допустимая упругая осадка основной площадки земляного полотна, мм. Последняя под поездной нагрузкой в уровне основной площадки не должна превышать 1,0 мм, а деформации морозного пучения грунтов должны быть полностью исключены.

При назначении величины допустимой упругой осадки основной площадки земляного полотна на балласте необходимо учитывать то обстоятельство, что увеличение жесткости подшпального основания существенно ухудшает условия работы балласта, повышает его истираемость и негативно влияет на геометрию рельсовой колеи. При верхнем строении пути на балласте величина упругой осадки рельса для высокоскоростных поездов должна находиться в пределах 2 мм.

Наибольшее воздействие от поездов приходится на верхнюю зону земляного полотна, в связи с чем наиболее жесткие критерии предъявляются к конструкции и грунтам именно данной зоны. Для этого выполняются устройство защитных слоев со строго заданными прочностными и деформационными характеристиками и качественное уплотнение грунтов земляного полотна. Такое решение основано на передовом опыте зарубежных стран в области высокоскоростного движения, а также на опыте проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна ВСМ «Санкт-Петербург-Москва» (см. рисунок).

Наличие в земляном полотне двух защитных слоев принимается для уменьшения эксплуатационных затрат и безаварийной работы земляного полотна и верхнего строения пути [5-9, 15]. Основное назначение защитных слоев - обеспечение несущей способности основной площадки земляного полотна, заданного уровня деформативности пути под высокоскоростными поездами. Минимальная толщина первого (верхнего) защитного слоя должна

ОСНОВАНИЕ НАСЫПИ

Основные элементы земляного полотна ВСМ: 1 - бровка основной площадки земляного полотна (первого защитного слоя); 2 - бровка второго защитного слоя; 3 - бровка тела насыпи; 4 - первый защитный слой; 5 - второй защитный слой (морозоустойчивый слой); 6 - тело насыпи; 7 - водоотводный лоток (либо кювет); 8 - дренаж; 9 - водоотводная канава

составлять не менее 0,70 м на участках пути с ездой на балласте и не менее 0,40 м на участках укладки безбалластного верхнего строения пути (при условии наличия в конструкции безбалластного верхнего строения пути несущего бетонного слоя толщиной не менее 0,30 м), второго (нижнего) защитного слоя - не менее 1,80 м. Для обеспечения исключения деформаций морозного пучения варьируется (в сторону увеличения при необходимости) только толщина нижнего защитного слоя в целях экономии затрат на строительство.

Для сооружения земляного полотна ВСМ не допускается применение грунтов, состояние и свойства которых существенно изменяются под воздействием природно-климатических факторов. Их использование для отсыпки насыпей или при сохранении в основании земляного полотна возможно только при улучшении их свойств с помощью дополнительных мероприятий и с учетом срока эксплуатации ВСМ. Также в основании насыпей и выемок ВСМ запрещается оставлять грунты со специфическими свойствами, указанные в п. 4.8 СП 32-104-98, без улучшения их свойств. Учитывая имеющийся в районах строительства дефицит местных грунтов, пригодных для сооружения земляного полотна, в ближайшее время необходимо активизировать научные исследования, результатом которых должны являться технические и технологические решения по улучшению их свойств с возможностью их применения в конструкциях земляного полотна ВСМ.

Первый защитный слой земляного полотна (см. рисунок) должен устраиваться из щебеночно-песчано-гравийной смеси (ЩПГС) специально подобранного гранулометрического состава, второй (морозоустойчивый защитный слой) - из несвязных грунтов: песков гравелистых, крупных и средней крупности, крупнообломочных грунтов с песчаным дренирующим заполнителем.

Для сооружения тела насыпей (см. рисунок), опирающихся на прочное и недостаточно прочное основание, следует применять скальные слабовы-

ветрелые грунты, крупнообломочные грунты, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности со степенью неоднородности более 3. Допускается использовать мелкие пески с содержанием частиц размером менее 0,1 мм не более 10 % со степенью неоднородности более 3, а в летнее время - глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции (I < 0,25), кроме глинистых грунтов с влажностью на границе текучести > 0,40. Применение мелких песков с содержанием частиц размером менее 0,1 мм более 10 %, а также пылеватых песков допускается при условии улучшения их физико-механических свойств за счет дополнительных мероприятий, обеспечивающих надежную работу земляного полотна при вибродинамическом воздействии и при изменении природно-климатических условий.

Насыпи, сооружаемые на слабых основаниях, а также постоянно подтопленные следует проектировать из скальных слабовыветрелых грунтов, крупнообломочных грунтов, крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем, песков гравелистых, крупных и средней крупности со степенью неоднородности более 3.

При сооружении земляного полотна ВСМ в обязательном порядке должно предусматриваться послойное уплотнение грунтов. Качество уплотнения грунтов земляного полотна характеризуется следующими показателями:

1) коэффициент уплотнения, применяемый в отечественной практике и нормируемый российскими нормативными документами для сооружения земляного полотна железных дорог со скоростями движения до 250 км/ч (до 250 км/ч - для линии «Санкт-Петербург-Москва»);

2) модуль деформации Е, получаемый на основе штамповых испытаний по второй ветви нагружения. Он определяется только в период строительства и содержится практически во всех нормативных документах зарубежных стран на проектирование и строительство земляного полотна железных дорог, а также в некоторых отраслевых документах ОАО «РЖД»;

3) соотношение Е /Е , значение которого нормируется для ВСМ зарубежными стандартами и отраслевыми методическими документами ОАО «РЖД», где Е - модуль деформации грунта, определяемый на основе штам-повых испытаний по первой ветви нагружения;

4) динамический модуль деформации Е^ используемый в ряде зарубежных стандартов.

В таблице приведены значения представленных показателей в стандартах различных стран.

Таким образом, анализируя данные таблицы, можно констатировать, что требуемый коэффициент уплотнения грунтов верхнего защитного слоя должен составлять не менее 1,0. Для оценки качества уплотнения грунтов верхнего защитного слоя должно производится определение модуля деформации Еп на основе штамповых испытаний, а его значение в конструкции

Наименование стандарта Значение показателей

Коэффициент уплотнения Коэффициент уплотнения по Проктору Еуг БУ2 /EV1 EVd

МПа

Верхний защитный слой

ШС (МСЖД) - 1,00-1,03 >120 < 2,2 —

Ш1 836.0501 (Германия) - 1,00 120 - 50

ТВ 10621-2009/ J971-2009 (Китай) > 0,97 - >120 < 2,3 -

Нижний защитный слой

и1С 7^ (МСЖД) - > 1,00 >80 < 2,2 -

Ш1 836.0501 (Германия) - 1,00 * 80 60 * 40 35

ТВ 10621-2009/ J971-2009 (Китай) > 0,95 - >80 < 2,5 >40

Тело насыпи

и1С 7^ (МСЖД) - > 0,95 ** > 45 > 60 < 2,2 -

Ш1 836.0501 (Германия) - 0,97-1,00 *** - - -

ТВ 10621-2009/ J971-2009 (Китай) > 0,92 - >45 < 2,6 -

* Числитель - путь на балласте, знаменатель - безбалластный путь. ** Числитель - пылеватые грунты, глина, знаменатель - >60 (пески, гравий). *** Значение колеблется в зависимости от применяемых грунтов (для дренирующих грунтов принято 1,00).

МСЖД - Международный союз железных дорог.

по верху первого защитного слоя должно быть менее 120 МПа. Требуемый коэффициент уплотнения грунтов второго (морозоустойчивого) защитного слоя должен быть не менее 1,0, а модуль деформации EV2 в конструкции по его верху - не менее 80 МПа. Коэффициент уплотнения грунтов насыпи принимается равным не менее 0,98, а соотношение модулей деформации

грунта насыпи по верху Е/Е - не более 2,3. При этом важную роль играет технология уплотнения грунта, обеспечивающая равномерность уплотнения защитных слоев.

Мировая практика, прежде всего КНР, показывает, что за последнее время все большее предпочтение при строительстве ВСМ отдается конструкции безбалластного верхнего строения пути, которое имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с путем на балласте. В то же время следует помнить, что эффект от эксплуатации безбалластного верхнего строения пути возможен только при надежном земляном полотне. Анализируя требования, предъявляемые к земляному полотну с позиции допускаемых остаточных деформаций в период эксплуатации, можно утверждать, что на участках укладки безбалластного пути оно должно быть практически бездеформативным.

Опыт зарубежных стран-лидеров в области высокоскоростного движения свидетельствует о том, что насыпи высотой свыше 6-8 м на участках безбалластного пути будут создавать сложности в период эксплуатации, связанные с повышенными деформациями земляного полотна. Как указывалось, на участках безбалластного пути необходимо исключить повышенные деформации земляного полотна, которые в ходе эксплуатации не должны превышать 15 мм. Обеспечить жесткие требования по деформациям на участках насыпей такой высоты весьма затруднительно. Таким образом, создаются риски, связанные с необходимостью снижения скоростей движения, выделения дополнительных «окон» для выполнения ремонтно-путевых работ, дополнительного технического обслуживания пути с целью устранения остаточных деформаций, что неминуемо приведет к увеличению времени хода высокоскоростных поездов и росту удельных затрат на техническое обслуживание пути.

Опыт Китая подтверждает данный вывод. На начальном этапе развития ВСМ в Китае соотношение участков безбалластного пути, сооруженного на земляном полотне и на эстакаде, составляло 70 и 30 % соответственно. В настоящее время ситуация кардинально иная. Доля от общей протяженности пути на земляном полотне составляет в среднем 30 и 70 % на эстакаде. Основная причина - повышенные осадки высоких насыпей, как правило, более 15 мм. Аналогичная ситуация в Японии. На текущий момент Япония отказалась от строительства безбалластного пути на высоких насыпях, в том числе по причине их деформативности. Учитывая достаточно жесткие нормы в части деформативности земляного полотна ВСМ, в особенности на участках укладки безбалластного пути, следует рассматривать варианты замены земляного полотна на эстакаду. Такое решение также будет более целесообразным на участках развития карстовых процессов, участков на слабых основаниях, в районах с развитой городской инфраструктурой и т. д.

Наиболее проблемные места в настоящее время - это переходные участки от мостовых сооружений (водопропускных труб) к земляному полотну. Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что эта проблема

не решена, эксплуатационные расходы на данных участках увеличиваются в 5 раз. На текущий момент на таких участках используют стандартные решения, предусматривающие устройство конструкций переменной жесткости, разного исполнения. Однако они, по нашему мнению, не решают проблему надежности земляного полотна в зонах сопряжения насыпь-искусственное сооружение, в особенности в районах распространения слабых грунтов в основании земляного полотна. В этом направлении требуется проведение дополнительных исследований с разработкой типовых решений зон сопряжения для различных условий эксплуатации.

Анализируя опыт эксплуатации высокоскоростного движения в мире, опыт проектирования ВСМ «Москва-Казань» и ВСМ «Санкт-Петербург-Москва», можно предположить, что для скоростей движения до 300 км/ч наиболее предпочтительно строительство конструкции на земляном полотне и верхнем строении пути на балласте. При скоростях движения поездов более 300 км/ч необходимо использовать железнодорожный путь преимущественно на эстакадах с безбалластной ВСМ.

Библиографический список

1. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта» (ТР ТС 002/2011). - Утв. решением Комиссии Таможенного союза от 15.07.2011 г. № 710. - М., 2011.

2. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений. Федеральный закон от 30.12.2009 г. № 384-Ф3. - М., 2009.

3. Специальные технические условия для проектирования, строительства и эксплуатации высокоскоростной железнодорожной магистрали «Москва-Казань-Екатеринбург». -М. : МИИТ, 2013 (с изменениями в 2016 и 2017 гг.).

4. COUCIL DIRECTIVE 96/48/ЕС of 23 July 1996 on the interoperability of the trans-European high-speed rail system // Official Journal of the European Communities, 1996, N L 235/6, EN, 17.9.96.

5. Нормы международного союза железных дорог (МСЖД) UIC 719R. Земляные сооружения и балластная призма для железнодорожных путей. - Париж : МСЖД, 2008.

6. Директива Deutsche Bahn Gruppe Ril 836.0501. Земляные сооружения. Насыпь. Принципы. - Deutsche Bahn Gruppe, 1999.

7. Директива Deutsche Bahn Gruppe Ril 836.0503. Земляные сооружения. Защитные слои. Оценка защитных слоев на несущую способность. - Deutsche Bahn Gruppe, 1999.

8. TB 10621-2009/J 971-2009. Code for Design of High Speed Railway. - Beijing, 2009.

9. Основные технические требования к проектированию и строительству земляного полотна для безбалластного пути. - Варшава : Организация сотрудничества железных дорог, 2012. - Р. 720/1.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Kaynia A. M. Ground vibration from high-speed trains : prediction and countermea-sure / A. M. Kaynia, C. Madshus, P. Zackrisson // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. - 2000, June. - Vol. 126, N 6. - Р. 531-537.

11. Krylov V. V. Focusing of ground vibrations generated by high-speed trains / V. V. Kry-lov // Proceedings of ISMA-2014 including USD-2014, Ground vibration. - Р. 2007-2015.

12. Madshus С. High-speed railway lines on soft ground : dynamic behavior at critical train speed / С. Madshus, А. М. Kaynia // Journal of Sound and Vibration. - 2000. - Vol. 231 (3). -P. 689-701.

13. Шахунянц Г. М. Земляное полотно железных дорог / Г. М. Шахунянц. - М. : Трансжелдориздат, 1953. - 828 с.

14. Брандль Х. Взаимодействие оснований и сооружений высокоскоростных железных дорог / Х. Брандль, А. Паульмичл // Развитие городов и геотехническое строительство. - 2007. - № 11. - С. 157-164.

15. Колос А. Ф. Проблемы эксплуатации безбалластной конструкции верхнего строения пути RHEDA 2000 на железнодорожной магистрали / А. Ф. Колос, Т. М. Петрова, А. А. Сидоренко // Техника железных дорог. - 2013. - № 2 (22). - С. 42-47.

References

1. Tekhnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza "O bezopasnosty visokoskorostnogo zheleznodorozhnogo transporta" (TR TS 002/2011) [Technical regulation of the Customs Union Commission "On high-speed railway transport safety" (TR CU 002/2011)]. Utv. resheniyem Komissii Tamozhennogo soyuza ot 15.07.2011 g. no. 710 [Approved by the decision of the Customs Union Commission dated 15.07.2011 no. 710]. Moscow, 2011. (In Russian)

2. Tekhnicheskiy reglament o bezopasnosty zdaniy i sooruzheniy. Federalniy zakon ot 30.12.2009 no. 384-FZ [Technical regulations on the safety of buildings and structures]. Federal law dated 30.12.2009 N 384-FL. Moscow, 2009. (In Russian)

3. Spetsialniye tekhnicheskiye usloviya dlya proyektirovaniya, stroitelstva i eksplua-tatsii visoskorostnoy zheleznodorozhnoy magistraly "Moskva-Kazan-Yekaterinburg" [Project specific technical specifications for engineering, construction and operation of high-speed network "Moscow-Kazan-Yekaterinburg"]. Moscow, MIIT Publ., 2013 (as amended in 2016 and 2017). (In Russian)

4. COUCIL DIRECTIVE 96/48/EC of 23 July 1996 on the interoperability of the trans-European high-speed rail system. Official Journal of the European Communities, 1996, no. L 235/6, EN, 17.09.

5. Normy mezhdunarodnogo soyuza zheleznykh dorog (MSZhD) UIC 719R. Zemlyaniye sooruzheniya i ballastnyaprizma dlya zheleznodorozhnikh putey [Standards of the International Union of Railways (MSZhD) UIC 719R. Earthworks and ballast section for the track]. Paris, MSZhD (UIC) Publ., 2008. (In Russian)

6. Direktiva Deutsche Bahn Gruppe Ril 836.0501. Zemlyaniye sooruzheniya. Nasyp. Printsipy [Directive 836.0501 of the Deutsche Bahn Gruppe Riley. Earthworks. Embankment. Foundations]. Deutsche Bahn Gruppe, 1999. (In Russian)

7. Direktiva Deutsche Bahn Gruppe Ril 836.0503. Zemlyaniye sooruzheniya. Zashchit-niye sloiy. Otsenka zashchitnykh sloyev na nesushchuyu sposobnost [Directive 836.0503 of the Deutsche Bahn Gruppe Riley. Earthworks. Mat coat. Mat coat efficiency assessment]. Deutsche Bahn Gruppe, 1999. (In Russian)

8. TB 10621-2009/J 971-2009. Code for Design of High Speed Railway. Beijing, 2009.

9. Osnovniye tekhnicheskiye trebovaniya kproyektyrovaniyu i stroitelstvu zemlyanogo polotna dlya bezballastnogo puty [Basic technical requirements to roadbed engineering and construction for ballastless track]. Warsaw, Organization for Railways Cooperation Publ., 2012, pp. 720/1. (In Russian)

10. Kaynia A. M., Madshus C. & Zackrisson P. Ground vibration from high-speed trains: prediction and countermeasure. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2000, vol. 126, no. 6, p. 531-537.

11. Krylov V. V. Focusing of ground vibrations generated by high-speed trains. Proceedings of ISMA-2014 including USD-2014, Ground vibration, рр. 2007-2015.

12. Madshus С. & Kaynia А. М. High-speed railway lines on soft ground: dynamic behavior at critical train speed. Journal of Sound and Vibration, 2000, vol. 231 (3), pp. 689-701.

13. Shakhunyants G. M. Zemlyanoyepolotno zheleznykh dorog [Roadbed]. Moscow, Transzheldorizat Publ., 1953, 828 p. (In Russian)

14. Brandl H. & Paulmitchel A. Vzaimodeistviye osnovaniy i sooruzheniy visokosko-rostnogo zheleznykh dorog [The interaction of subgrade support and facilities of high-speed rail lines]. Razvitiye gorodov i geotekhnicheskoye stroitelstvo [The development of cities and geotechnical engineering], 2007, no. 11, pp. 157-164. (In Russian)

15. Kolos A. F., Petrova T. M. & Sidorenko A.A. Problemy ekspluatatsii bezballastnoy konstruktsii verkhnego stroyeniya puty RHEDA 2000 na zheleznodorozhnoy magistraly [The problems of ballastless track design RHEDA 2000 maintenance at the railroad line]. Tekhnika zheleznykh dorog [Railroad engineering], 2013, no. 2 (22), pp. 42-47. (In Russian)

*КОЛОС Алексей Федорович - канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, kolos2004@ inbox.ru; ПЕТРЯЕВ Андрей Владимирович - канд. техн. наук, старший научный сотрудник; КОЛОС Ирина Владимировна - канд. техн. наук, доцент; ГОВОРОВ Вадим Владимирович -д-р техн. наук, профессор; ШЕХТМАН Евгений Иосифович - д-р техн. наук, профессор (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.