CC BY
41УДК 625.02
Рыжов В.А.
студент
Красноярский институт железнодорожного транспорта Иркутский государственный университет путей сообщения
(Россия, Красноярск)
Научный руководитель: Преснов О.М.
кандидат технических наук, доцент Красноярский институт железнодорожного транспорта Иркутский государственный университет путей сообщения
(Россия, Красноярск)
УКРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Аннотация: в настоящей статье рассматриваются способы усиления конструкции железнодорожного земляного полотна. В работе определены ключевые проблемы при строительстве земляного полотна. Выявлены пути решения проблем земляного полотна при проектировании, сооружении и эксплуатации.
Ключевые слова: строительство, земляное полотно, усиление конструкции, геосинтетические материалы, грунтовые сооружения, суффозионные процессы.
В условиях повышения грузонапряженности и нагрузок от подвижного состава на рельсы и увеличения скорости движения поездов интенсивность расстройств пути возрастает, что неблагоприятно сказывается на пропускной способности железных дорог.
К земляному полотну железных дорог предъявляется много требований [1] по
качеству его проектирования, строительства, обеспечения надёжной и стабильной работы. Например, оно должно выдерживать природные и техногенные воздействия; обеспечивать безопасное движение поездов и стабильность положения верхнего строения пути и т.д.
Земляное полотно железной дороги - комплекс инженерных грунтовых сооружений, служащих основанием для верхнего строения пути. Земляное полотно воспринимает нагрузку от рельсо-шпальной решетки, балласта и подвижного состава, равномерно распределяя ее на ниже лежащий естественный грунт.
Земляное полотно и его основание должны воспринимать внешние нагрузки и переживать любые погодные условия без просадок, расползания, вымывания, выветривания и других деформаций. Зачастую причинами таких деформаций являются суффозионные процессы, слабые грунты в основании, к ним можно отнести торфяные грунты, илы, пойменные и заболоченные участки.
Ситуация могла складываться гораздо лучше, если бы при проектировании железнодорожной трассы можно было обойти все заболоченные территории и участки слабых грунтов. Однако не всё так просто. Такие обходы существенно удлинят трассу или будут проложены по застроенным или природоохранным территориям, тогда при наличии зон возможной осадки и выпирания при проектировании земляного полотна необходимо уделять особое внимание надежной работе его основания и предусматривать мероприятия по стабилизации и обеспечению упругой работы.
Именно поэтому в процессе проектирования, а потом и строительства необходимо очень внимательно подходить к разработке и реализации мероприятий по стабилизации слабых грунтов и укреплению откосов земляного полотна. К таким мероприятиям могут быть отнесены: замена грунтов основания дренирующими грунтами; устройство разделительных слоев из геосинтетических материалов; применение различных армоэлементов; устройство вертикальных дрен из песка и т.д.
В настоящее время существует немало изобретений и способов борьбы с деформациями земляного полотна.
Так, например, известно устройство [2] для укрепления откосов земляного полотна, выполненное в виде анкерной конструкции, состоящей из трубчатого корпуса, натяжного устройства и железобетонной плиты, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения. Укрепление откосов достигается погружением анкерной конструкции в тело земляного полотна одним концом с последующим прижатием к откосу посредством натяжного устройства железобетонной плиты, надетой на другой конец анкерной конструкции.
Недостатками известного устройства являются: низкая сопротивляемость суффозионным процессам; недостаточная надежность, обусловленная снижением сил прижатия железобетонной плиты к откосу в процессе интенсивного выветривания грунта при атмосферных воздействиях в сочетании с динамическими нагрузками, в результате чего железобетонная плита теряет контакт с грунтом откоса, исчезает момент сил, удерживающий грунт от смещения, и грунт сползает к подошве откоса, выворачивая ничем не удерживаемую анкерную конструкцию из тела земляного полотна.
Также известно устройство [3] для укрепления откосов земляного полотна, включающее размещенную в теле земляного полотна поперечную бесстыковую стальную дренажную трубу, один конец которой снабжен водозаборным устройством, заглушен коническим наконечником с диаметром основания, большим диаметра дренажной трубы, и расположен в водонасыщенной зоне, а второй конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса и жестко соединен с оголовком, выполненным в виде анкерного элемента, погруженного в тело откоса.
Недостатком известной конструкции является то, что при динамических воздействиях подвижных нагрузок, обводненности и изменении реологических свойств грунтов в теле земляного полотна и его откосах возникают касательные
силы, вызывающие отслоение откосной части с захватом бровки основной площадки, часто до концов шпал и верхнего строения пути, со смещением грунта к подошве откоса, что приводит к потере устойчивости не только откосов, но и земляного полотна в целом.
Ещё одним методом борьбы с деформациями земляного полотна является изобретение [4] по усилению конструкции земляного полотна, которая включает земляную насыпь, укрепленную анкерной системой, содержащей анкерные плиты на откосах, соединенные поперечными тягами с телом насыпи. Суть заключается в том, что земляная насыпь дополнительно содержит на ее поверхности слой нетканого укрывного материала, предназначенного для защиты от вымывания частиц грунта, и покрытие в виде пространственного каркаса из металлической сетки по длине насыпи, заполненного любым крупным заполнителем, при этом анкерные плиты установлены на откосах пространственного каркаса, причем, поперечные тяги, прижимающие анкерные плиты к откосам каркаса, пропущены через слой нетканого укрывного материала, пространственный каркас и отверстия в анкерных плитах, а основание конструкции заглублено. Согласно изобретению, конструкция дополнительно содержит внешний слой на откосах в виде геомата, который позволит предотвратить эрозионные процессы и вымывание грунтов, что в свою очередь, обеспечит увеличение деформационной устойчивости земляного полотна.
Подводя итог можно сделать вывод о том, что каждый способ укрепления земляного полотна хорошо подходит для определенных условий эксплуатации. Так для слабых оснований правильнее будет применить конструкцию земполотна с использованием геосинтетических материалов; Для водонасыщенных глинистых грунтов целесообразнее будет земполотно с применением бесстыковой дренажной трубы; На скальных и крупнообломочных грунтах будет выгоднее применить укрепление земляного полотна в виде анкерной конструкции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. СП 238.1326000.2015 «Железнодорожный путь» (с изменением N 1) - 71с.
2. Альбом чертежей конструкций групповых технических решений для усиления деформирующихся насыпей, с. 44, МГУПС МПС, М, 2002 г., (https:// meganorm.ru/Index2/l/4293828/4293828520.htm, дата просмотра 08.12.2022
3. Патент РФ №2305730, дата приоритета 27.02.2006, дата публикации 10.09.2007, авторы: Лобанов В.И. и Таран А. В., RU
4. Патент РФ №2692366, «Усиленная конструкция земляного полотна», дата приоритета 25.12.2018, дата публикации 24.06.2019, авторы: Преснов О.М., Высокинский Н.Д, Мажанская Е.В., RU
Ryzhov V.A.
student
Krasnoyarsk Institute of Railway Transport Irkutsk State University of Railway Transport (Russia, Krasnoyarsk)
Scientific advisor: Presnov O.M.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Krasnoyarsk Institute of Railway Transport Irkutsk State University of Railway Transport (Russia, Krasnoyarsk)
STRENGTHENING OF THE SLOPES OF THE LAND RAILWAY TRACKS
Abstract: this article discusses ways to strengthen the construction of a railway roadbed. The paper identifies the key problems in the construction of the roadbed. The ways of solving the problems of the roadbed in the design, construction and operation are revealed.
Keywords: construction, roadbed, structural reinforcement, geosynthetic materials, ground structures, suffusion processes.
