CC BY
1УДК 625.12.033.38
Кахаров З.В.
доцент кафедры «Инженерия железных дорог» Ташкентский государственный транспортный университет (г. Ташкент, Узбекистан)
ВЫБОР БАЛЛАСТНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Аннотация: в данной статье описана способы добыча балластного материала для балластировки железных дорог. Приведены состав предприятия, обслуживающие балластных карьеров в районе строительства железных дорог, последовательность работ по балластировки верхнего строения пути при строительстве железных дорог.
Ключевые слова: балласт, щебень, хризотил-асбест, галечно-гравийно-песчаная,
песок.
Балласт - сыпучий минеральный материал (щебень), заполняющий пространство между нижней постелью шпал или других рельсовых опор и основной площадкой земляного полотна. Так же балластным слоем производят засыпку за торцами шпал, в шпальных ящиках. Балласт обеспечивает передачу давления от шпал на земляное полотно, распределяя давление равномерно на большую площадь, упругое смягчение ударов движущихся колес, стабилизацию пути в плане и профиле. Так же балластный слой обеспечивает быстрый отвод поверхностных вод. Балластный слой должен обеспечивать достаточную прочность, относительно дешевым, обладать диэлектрическим свойством. Балластный слой не должен крошиться, дробиться или размываться водой.
Выбор балластных карьеров в районе строительства железных дорог с балластом надлежащего качества производят на основании экономических расчетов. Для этого определяют стоимость транспортировки 1 м3 балласта на участок работ.
Для добычи щебня строят щебеночные заводы - это постоянные промышленные предприятия, обслуживающие объекты нескольких ведомств. В состав предприятия входит: карьер, дробильно-сортировочный цех, подъездные и заводские пути, погрузочные устройства, склад, энергетическое хозяйство, жилые и служебные здания.
Балласт заполняет пространство между нижней постелью шпал или других рельсовых опор и основной площадкой земляного полотна, а также за торцами шпал, в шпальных ящиках. На железных дорогах общего пользования с грунтовым земляным полотном (более 99 % протяжения пути) верхнее строение пути с балластным слоем является единственной конструкцией, применяемой как по техническим, так и экономическим показателям. Балласт — один из важнейших элементов верхнего строения железнодорожного пути. Он обеспечивает вертикальную и горизонтальную устойчивость пути под воздействием поездных нагрузок и изменяющихся температур. От конструкции и качества балластного слоя зависят общее состояние железнодорожного пути, уровень допускаемых скоростей движения поездов, сроки службы всех элементов верхнего строения пути (рельсов, скреплений, шпал), затраты на текущее содержание пути и вся система его ремонтов.
К балластным материалам относятся:
• щебень, получаемый при дроблении горных пород,
• отходы асбестового производства, представляющие собой мелкие фракции раздробленных пород с небольшим содержанием свободных волокон несортового хризотил-асбеста,
• галечно-гравийно-песчаная смесь, образующаяся в результате естественного разрушения горных пород,
• крупно- или среднезернистый песок.
Для того что бы балластная призма обеспечивала равно упругую передачу на земляное полотно нагрузки от подъездного состава, чтобы не возникали просадки, перекосы и искривление пути в плане, балласт под шпалами и в шпальных ящиках, за торцами шпал и на откосах уплотняют балластно
уплотнительными машинами. В связи с тем, что осадка балластной призмы после строительства может вызвать неисправность пути в этот период, необходимо усиленное наблюдением за его состоянием.
Щебёночный балласт при эксплуатации засоряется и требует периодической очистки. Асбестовый балласт хорошо стабилизируется при движении поездов, сохраняя форму балластной призмы. При смачивании дождём на поверхности этого балласта образуется корочка, препятствующая проникновению засорителей и способствующая стеканию воды. В настоящее время этот вид балласта повсеместно выходит из применения и удаляется (с последующей утилизацией) при производстве капитального ремонта. Это связано с экологическими нормами, так как асбест является вредным веществом. Гравийный и песчано-гравийный балласт используется на малодеятельных участках (грузонапряжённость до 25 млн тонно-километров в год). В качестве балласта иногда применяют различные местные материалы, например ракушечник или металлургический шлак (главным образом на подъездных путях заводов).
Балластный слой должен:
• воспринимать давление от шпал (брусьев на стрелочных переводах) и распределять его практически равномерно на возможно большую площадь земляного полотна
• обеспечивать стабильное проектное положение рельсошпальной решётки в процессе эксплуатации,
• обеспечивать возможность выправки пути в профиле и плане за счёт балластного слоя (подбивкой, рихтовкой) для компенсации неизбежных остаточных деформаций,
• быстро отводить воду из балластной призмы и с основной площадки земляного полотна, препятствовать переувлажнению и пересыханию верхнего слоя грунта земляного полотна, потере им несущей способности (весной) и пучению (зимой),
• участвовать в формировании оптимальной упругости подрельсного основания, особенно при железобетонных шпалах,
• иметь низкую электропроводность, обеспечивающую нормальную работу рельсовых цепей автоблокировки вне зависимости от погодных условий.
В настоящее время введены дополнительные требования к щебню балластировки путей 1—3 классов, в том числе по содержанию плоских частиц, частиц со сверхнормативными размерами и др., также введена обязательная проверка гранулометрического состава щебня на базах путевых машинных станций.
В зависимости от зернового состава природной песчано-гравийной смеси, образовавшейся в результате естественного разрушения горных пород, балласты подразделяют на гравийный и гравийно-песчаный. Содержание кварцевых зерен и зерен прочных горных пород в песчаной части балласта (фракции размером от
0.16.до 5 мм) должно быть не менее 50 % от массы этих фракций. Содержание зерен слабых горных пород (с пределом прочности при
сжатии менее 20 МПа в водонасыщенном состоянии) в гравийной части балласта (более 5 мм) не должно превышать 10 % от общей массы этих фракций.
Песок, используемый для песчаной подушки, должен быть дренирующим и иметь коэффициент фильтрации Кф > 0,5 м/сут.
Следует отметить, что от качества и состояния балластного слоя зависит интенсивность роста остаточных деформаций пути и объемы выправочных работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Железнодорожное строительство. Технология и механизация. Под. ред. С.П. Першина. - M.: Транспорт, 1991;
2. Kakharov Z., Mirzakhidova O. (2023). Soil Surface Compaction Analysis During the Construction of Railways and Roads. AFE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 706. Springer, Cham;
3. Kakharov Z. Mechanisms of the processes of shear, slice, general compression and expansion of mass // E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2023. - Т. 402. - С. 12007;
4. Kakharov Z., Yavkacheva Z. Determination of the bearing capacity of a building and structures of energy facilities // E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2023. - Т. 371;
5. Кахаров З.В. Железнодорожная конструкция для высокоскоростных дорог // Universum: технические науки. - 2022. - №. 5-4 (98). - С. 43-45;
6. Кахаров З.В. и др. Назначение материалы для балластного слоя железнодорожных путей // Новая наука: история становления, современное состояние, перспективы развития. - 2021. - С. 33-35;
7. Кахаров З.В. Земляные работы при возведении земляного полотна железных дорог //Вопросы технических наук в свете современных исследований. - 2017. - С. 3943;
8. Кахаров З.В. Анализ поверхностного уплотнение грунтов земляного полотно железных дорог вальцовыми катками // The Scientific Heritage. - 2020. - №. 47-1 (47). -С. 50-52;
9. Кахаров З.В. и др. Требование к верхному строения пути на высокоскоростных железнодорожных путях // Евразийский союз ученых. - 2021. - №. 4-1. - С. 45-48;
10. Кахаров З.В., Кодиров Н.Б. Основные требования к щебню из природного камня для балластного слоя железнодорожного пути // Инновационные научные исследования. - 2022. - №. 12-2. - С. 24;
11. Кахаров З.В., Кодиров Н.Б. Рекультивация земель при строительстве железных дорог // Инновационная наука. - 2023. - №. 1-2. - С. 28-30;
12. Кахаров З.В. Взаимодействие рабочих органов машин с перерабатываемыми материалами // Технические науки: проблемы и решения. - 2018. - С. 104-108;
13. Кахаров З.В., Эшонов Ф.Ф. Изменение состава веществ (материалов) в производстве // Научный журнал. - 2019. - №. 3 (37). - С. 22-23;
14. Кахаров З.В., Кодиров Н.Б. Методы укрепления оснований здании и сооружения // Системная трансформация-основа устойчивого инновационного развития. - 2021. - С. 18-37;
15. Кахаров З.В., Пурцеладзе И.Б. Проблемы экономии энергоресурсов в строительстве //Инновационные научные исследования. - 2022. - №. 11-5;
16. Кахаров З.В., Исломов А.С. Анализ структуры энергозатрат на строительство дорожных асфальтобетонных покрытий // Sciences of Europe. - 2021. - №. 82-1. - С. 5962;
17. Кахаров З.В., Кодиров Н.Б. Механизм процессов общего сжатия и расширения массы // Моя профессиональная карьера. - 2023. Т. 1.- №. 44;
18. Кахаров З.В., Пурцеладзе И.Б. Сырьевые материалы, применяемые при производстве цемента // Вестник науки. - 2023. - Т. 3. - №. 1 (58);
19. Кахаров З.В. и др. Устройство основания сооружений в слабых грунтах //Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. - 2020. - С. 63-65;
20. Кахаров З.В., Мирханова М.М. Переход жидких, пластичных, сыпучих тел в твердое состояние // Научно-технический прогресс: актуальные и перспективные направления будущего. - 2019. - С. 164-166;
21. Основные процессы и оборудование в технологии строительных материалов. А.В. Егоров, А.Л. Рульнов. (Общий курс): Учебник. - М.: ВЗИСИ 1998. - 80 с;
22. Механика грунтов. Основания и фундаменты. Г.Г. Болдырев М.В. Малышев. учеб. пособие - Пенза: ПГУАС, 2009.
Kakharov Z.V.
Tashkent State Transport University (Tashkent, Uzbekistan)
SELECTION OF BALLAST MATERIAL FOR RAILWAY CONSTRUCTION
Abstract: this article describes the methods of extraction of ballast material for railway ballasting. The composition of enterprises serving ballast pits in the area of railway construction, the sequence of work on ballasting the upper structure of the track during the construction of railways are given.
Keywords: ballast, crushed stone, chrysotile-asbestos, pebble-gravel-sand, sand.
