CC BY
171
Заключение
В настоящее время автоматизация синтеза схем и методика расчета параметров ПС играют важнейшую роль в хозяйстве сигнализации, централизации и блокировки. Развитие программных и языковых средств позволяет автоматизировать процесс проектирования устройств СЦБ. Предложенная технология и алгоритм автоматизации расчета перегонной ПС позволяют облегчить трудоемкую работу, сэкономить время и улучшить качество проектов железнодорожной автоматики и телемеханики.
Библиографический список
1. Расчет параметров работы переездной сигнализации : метод. указания по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте И-276-00. - М. : ГТСС, 2000. - 32 с.
2. Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики / Вл. В. Сапожников. -М. : Транспорт, 2006. - 247 с. - ISBN 5-89035-360-8.
3. Перегонные системы автоматики / В. Ю. Виноградов, В. А. Воронин, Е. А. Казаков, Д. В. Швалов, Е. Е. Шухин. - М. : Маршрут, 2005. - 292 с. - ISBN 5-89035-2970.
4. Типовые материалы для проектирования 410407-ТМП. Схемы переездной сигнализации для переездов, расположенных на перегонах при любых средствах сигнализации и связи АПС-04. Альбомы I, II. - М. : ГтСс, 2004. - 143 с.; 58 с.
5. Автоматическая сигнализация на переездах и искусственных сооружениях / Н. М. Степанов, М. А. Новиков. - М. : Транспорт, 1982. - 136 с.
Статья поступила в редакцию 15.03.2010;
представлена к публикации членом редколлегии Вл. В. Сапожниковым
УДК 69.059
И. А. Веприняк, Е. И. Шехтман, Ю. А. Найденов
УКРЕПЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАЗРЯДНО-ИМПУЛЬСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Рассматривается разрядно-импульсный метод укрепления земляного полотна железных дорог, приводится сравнение несущей способности анкеров, изготовленных различными способами.
разрядно-импульсный метод, несущая способность, буронабивные, анкер, свая.
Введение
Более тридцати лет в Военно-транспортном университете железнодорожных войск ведутся научно-исследовательские и опытно-конструктор-ские работы, направленные на теоретическое обоснование электрогидроэффекта и выработку рекомендаций по его внедрению в
практику транспортного строительства в виде разрядно-импульсной технологии (РИТ).
1 Результаты исследования электрогидроэффекта
Результатами исследований электрогидроэффекта стали теория и практика дробления минеральных массивов и активация цементнопесчаных растворов и мелкозернистых бетонов, обеспечивающая возможность передачи расчетной нагрузки на изготовленную конструкцию трех-пятисуточного возраста. Другим научным направлением стало создание буронабивных свай и анкеров РИТ (рис. 1).
Рис. 1. Буронабивная свая, изготовленная по разрядно-импульсной технологии
Электрический пробой слабого электролита (цементно-песчаной смеси) - это новый способ создания буронабивных свай (свай РИТ) с внутренней опрессовкой их ствола при помощи энергии электрического высоковольтного разряда. В результате выброса запасенной в конденсаторе энергии (103...106Дж) температура в канале разряда достигает 4-104 К, плотность энергии составляет 109 Дж/м3. Образующийся плазменный канал расширяется со скоростью 300.1500 м/с, порождая ударную волну и пульсирующую парогазовую полость, с гидродинамической точки зрения аналогичную воздействию взрывов бризантного ВВ. Физико-химические процессы в рабочей среде (цементнопесчаной смеси и окружающем грунте), инициируемые высоковольтным разрядом, сопровождаются увеличением диаметра исходной скважины,
изменением физико-механических характеристик грунтов погружения, их цементацией, повышением плотности тела сваи, сокращением срока набора прочности. Ключевыми параметрами в РИТ являются: радиус камуфлетного уширения Rу и требуемое количество электроразрядов:
(
nw = exp
v
R -R
У 1
кгл
\
)
где R - требуемый радиус уширения, м;
R\ и Т\ - параметры деформации скважины от одного разряда, м; к - коэффициент накопления пластических деформаций.
Размеры зон уплотнения и цементации грунта, модифицированные физико-механические характеристики грунта описываются следующими эмпирическими уравнениями (при птр > 5):
Яуп =0,6-ехр 3■Ry , м;
Яцем =0Д51-ехр 3■Ry , м; коэффициент пористости грунта погружения:
е = еп-13-10
угол внутреннего трения:
ф = ф0 —12*10
-4
^ + 1
V5
+ 2,2-
f п 3 —+ 1
V5 у
град;
2
удельный вес грунта:
У = Уо -328-10
-4
^ П ^ —+ 1
V5 у
2
+ 0,5-
(п Л
—+ 1
15 J
, кН/м3;
модуль общей деформации:
Е = Еп-0,3-
f \2
п Е
—+ 1
15 у
+ 4,8-
(п Л 15 J
МПа.
Установлены следующие технико-экономические показатели
разрядно-импульсной технологии изготовления буронабивных свай:
3
трудоемкость изготовления 1 м сваи РИТ почти в три раза меньше, чем по традиционной технологии;
несущая способность свай РИТ превышает несущую способность гладких свай в 5-10 раз;
стоимость изготовления на порядок ниже цены обычных свай; применение активированного по РИТ бетона создает 20 % экономии цемента, обеспечивает возможность бетонирования при низких температурах (до -40 °С).
Расчетная несущая способность свай РИТ на вдавливающую нагрузку, в зависимости от длины и физико-механических характеристик грунтов, составляет от 500 до 8000 кН (рис. 2). Такие прочностные показатели позволяют применять сваи РИТ в фундаментах мостов и других сооружений.
Рис. 2. Графики зависимости несущей способности свай РИТ от длины и физико-механических характеристик грунтов
Однако основная область применения буронабивных свай РИТ-укрепление грунтовых массивов. Разрядно-импульсная технология, применяемая в структурно-неустойчивых или заторфованных грунтах, в настоящее время не имеет альтернатив. Сооружение земляного полотна,
его капитальный ремонт, восстановление, особенно в процессе ликвидаций последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, преднамеренного разрушения путей сообщений, требует надежного уплотнения грунта (Ку = = 0,9...0,95)\ Однако реализовать это на практике часто не представляется возможным. Осадки свежеотсыпанных насыпей составляют 3.6 %. При высоте насыпи 10 м деформации могут достигать 60 см и более, что делает невозможным движение по такому участку.
Устройство в теле земляного полотна жестких подпорных стен из свай РИТ приводит к значительному уплотнению грунтов, снижая упругие и исключая остаточные деформации (рис. 3). Опыт подтверждает эффективность РИТ для стабилизации подвижных шлейфов высоких насыпей, сползающих косогоров и откосов выемок.
Рис. 3. Подпорная стенка из свай РИТ
Особую роль РИТ играет в деле упрочения оснований железнодорожных насыпей, отсыпанных на просадочных грунтах. Буронабивные сваи РИТ, заглубленные в подстилающие грунты, повышают их несущую способность. Установлено, что по окончании работ практически сразу же прекращается обжатие торфа под воздействием переменной нагрузки, а водный режим болота остается неизменным, так как грунтовый массив работает в режиме фильтрующей насыпи, что весьма важно с экологической точки зрения. Создание буронабивных свай
1 Организация, планирование и управление железнодорожным строительством : учебник / Под общ. ред. В. П. Химченко; Военно-транспортный университет железнодорожных войск Российской Федерации. - ООО «ВиТ-принт», 2004. - 480 с. - ISBN 5-93583-009-4.
РИТ, работающих на выдергивающую или поперечную нагрузку, - новое направление научных исследований.
Анкеры РИТ, в зависимости от глубины погружения и характеристик грунтов, характеризуются несущей способностью от 500 до 20000 кН. Они могут быть использованы при расчистке завалов, для закрепления мостов, мачт, опор кабель-кранов, для удержания летательных аппаратов и в других случаях. На графиках (рис. 4) показано сравнение несущей способности анкеров РИТ с аналогичными отечественными и зарубежными конструкциями.
ф,град
Рис. 4. График сравнения несущей способности анкеров и других конструкций
Достижением последних лет в области укрепления земляного полотна на железных дорогах явилось внедрение РИТ в практику транспортного строительства, а также обоснование конструкции и теории работы мобильных разрядно-импульсных комплексов на железнодорожном, автомобильном и гусеничном ходу (рис. 5). Главное предназначение комплекса состоит в доставке к фронту работ (укрепляемому грунтовому массиву) основного технологического элемента - электроразрядника. Модульный подход к конструированию элементов комплекса позволил реализовать замкнутый технологический процесс от бурения скважин, установки обсадных труб, заполнения скважин раствором до
формирования камуфлетных уширений в теле буронабивных свай и устройства подпорной стены из них.
В настоящее время мобильный комплекс укрепляет земляное полотно на шести железных дорогах России в интересах повышения безопасности движения поездов.
Рис. 5. Мобильный разрядно-импульсный комплекс
Заключение
Для укрепления земляного полотна железных дорог используется разрядно-импульсная технология. В основу данной технологии положено сооружение буронабивных свай как в основании, так и в теле насыпи. Работы по сооружению свай в теле насыпи могут проводиться без перерыва в движении поездов.
Статья поступила в редакцию 14.07.2010;
представлена к публикации членом редколлегии Л. С. Блажко
УДК 652.25.071
