ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ В ЗОНЕ ПРИМЫКАНИЯ К ИСКУССТВЕННОМУ СООРУЖЕНИЮ
RAILWAY TRACK IN AREA ADJACENT TO MANMADE STRUCTURE

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к верхнему строению пути на искусственных сооружениях и в зоне примыкания к последним. Заявляемая конструкция усиления переходного участка предназначена для использования при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте железнодорожных мостов.
Известен железнодорожный путь в зоне примыкания к искусственному сооружению, содержащий последовательно расположенные и состыкованные участок железнодорожного пути, уложенный на железобетонное основание искусственного сооружения, и участок железнодорожного пути, примыкающий к искусственному сооружению и уложенный на земляное полотно с балластным слоем, на который уложены железобетонные блоки (А.С. СССР №1057594, E01B 1/00, опубл. БИ №44, за 1983 г. - прототип).
Недостатком указанного решения является то, что стык участков железнодорожного пути непрочен и недолговечен, так как происходит разрушение бетона основания пути.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение плавности сопряжения жесткости и минимизация деформации пути на стыке участка железнодорожного пути, уложенного на железобетонное основание искусственного сооружения, и участка железнодорожного пути, примыкающего к искусственному сооружению и уложенного на земляное полотно с балластным слоем.
Указанный технический результат достигается тем, что железнодорожный путь в зоне примыкания к искусственному сооружению, содержащий последовательно расположенные и состыкованные участок железнодорожного пути, уложенный на железобетонное основание искусственного сооружения, и участок железнодорожного пути, примыкающий к искусственному сооружению и уложенный на земляное полотно с балластным слоем, на участке железнодорожного пути, уложенном на земляное полотно, содержится переходной участок с размещенным в подбалластном слое арматурным каркасом в виде рядов пространственных металлических решеток, размер ячеек которых выполнен с возможностью проникания щебня внутрь пространственной решетки, причем с наружной стороны каркаса, обращенной к бровке земляного полотна, высота каркаса больше для удерживания откосной части балластной призмы от бокового распора и осыпания, а расстояние между рядами пространственной решетки уменьшается по мере приближения к участку железнодорожного пути, уложенному на железобетонное основание искусственного сооружения.
Устройство, характеризующееся тем, что ряды решеток могут быть соединены между собой с образованием пространственной системы.
Устройство, характеризующееся тем, что решетки могут быть выполнены из металлических стержней, соединенных сваркой.
Устройство, в котором искусственным сооружением является мост.
Устройство, характеризующееся тем, что в, по меньшей мере, части пространственных решеток может быть расположен геотекстильный материал.
Опыт эксплуатации железнодорожных путей, которые проложены по железнодорожным мостам, показывает, что под воздействием поездной нагрузки устои моста практически не деформируются. Жесткость устоя независимо от вида его фундамента (свайный ростверк, мелкого заложения и т.п.) значительно превышает жесткость примыкающего к нему участка железнодорожного пути. Поэтому вертикальные перемещения шпалы на устое (по верху шпалы или под ее подошвой), как правило, принимаются равными нулю.
При отсутствии плавности въезда подвижного состава на мост и съезда с моста возникает удар. Под воздействием динамической нагрузки под подошвой шпалы возникает пластическая зона с необратимыми (пластическими) деформациями. Последние способны накапливаться. При этом грунт уплотняется как вниз, так и в стороны. Все это приводит к так называемым предмостовым «ямам» (одной или нескольким). В связи с этим переходные зоны должны обеспечивать не только плавность сопряжения, но и сводить до минимума эти пластические зоны. Для плавности сопряжения требуется специальное усиление переходных участков.
Решение этой задачи заключается, в частности, в правильности выбора той или иной конструкции усиления; в рациональном способе расстановки этих усиливающих конструкций в переходной зоне; в создании надежного сопряжения, обеспечивающего плавность перехода на длительный период эксплуатации (т.е. без пластических зон).
Известные конструкции для переходных участков описаны, например, в альбоме «Стандартные проектные решения и технологии по переустройству инженерных сооружений при подготовке железных дорог к введению скоростного движения пассажирских поездов. Выпуск 3», утвержденном 02.06.1999 года. Описанные в альбоме конструкции достаточно дорогие, при их установке требуют больших трудозатрат, снятия рельсошпальной решетки и производства земляных работ строительной техникой.
Заявляемое решение позволяет обеспечить достижение заявляемого технического результата без снятия рельсошпальной решетки и проведения земляных работ, т.е. в том числе является и наиболее экономически выгодным по сравнению с известными решениями.
Способы обеспечения стабильности переходных участков предусматривают:
- предупреждение образования длинных неровностей в продольном профиле в местах примыкания земляного полотна к устоям мостов;
- предупреждение аварийных сплывов откосов насыпей;
- повышение устойчивости откосных частей насыпей при недостаточном коэффициенте устойчивости и наличии слабых грунтов в зоне обочин;
- обеспечение нормируемой ширины основной площадки на насыпях;
- обеспечение устойчивости откосов насыпей при завышенной крутизне.
Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1-3, где на фиг.1 представлена схема участка железнодорожного пути, уложенного на земляное полотно в зоне примыкания к мосту (искусственному сооружению), на фиг.2 - сечение А-А фиг 1, на фиг.3 - вид Б-Б фиг.2.
Предлагаемое техническое решение предусматривает устройство переходного участка с использованием арматурного каркаса в подбалластном слое. Арматурный каркас представляет собой стальные решетки, объединенные в пространственную систему и размещенные рядами. Устройство содержит балластную призму 1, арматурный каркас 2, внутри которого засыпан щебень, земляное полотно 3, устой моста 4 и пролетное строение 5 моста. Представленная пространственная металлическая решетка выполняется из арматуры периодического профиля с ячейками, размер которых обеспечивает свободное проникание щебня во внутрь пространственной решетки. Стержни пространственного арматурного каркаса 2 свариваются нахлестным сварным соединением. С наружной стороны арматурного каркаса 2, обращенной к бровке земляного полотна, предусмотрено увеличение высоты каркаса для удерживания откосной части балластной призмы от бокового распора и осыпания. Арматурный каркас может покрываться антикоррозионным покрытием.
Укладка арматурного каркаса производится при работе щебнеочистительных машин без снятия рельсошпальной решетки.
Устройство переходного участка с использованием арматурного каркаса может использоваться аналогично известным конструкциям при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте мостов, а также при ремонте пути перед мостами, где путь на земляном полотне имеет значительные необратимые деформации.
Например, конструкции усиления переходного участка могут быть изготовлены в виде пространственной металлической решетки длиной 4000 мм, шириной 1000 мм и высотой 200 мм. Пространственная металлическая решетка выполнена из арматуры периодического профиля диаметром 16 мм из стержневой горячекатаной арматуры периодического профиля ГОСТ 5781-82 ячейкой 200×200 мм. Стержни пространственного каркаса свариваются нахлесточным сварным соединением. С наружной стороны, обращенной к бровке земляного полотна, предусмотрено увеличение высоты каркаса до 400 мм. Для заполнения арматурного каркаса применяют щебень по ГОСТ 7392-2002.
Антикоррозионная защита металлоконструкций должна выполняться в соответствии с СТО 001-2006. Конкретная схема защиты металлоконструкций выбирается в каждом конкретном случае и зависит от рабочих условий. В качестве антикоррозионной защиты может быть использован, например, материал на основе полимочевины Колфлекс-201, однако допускается и применение цинконаполненной грунтовки Stelpant-PU-Zinc - 2 слоя толщиной 80 мкм и полиуретановой краски Stelpant-PU-Combination 100 - 3 слоя толщиной 150 мкм.
Как показали проведенные заявителем исследования:
- усиление переходного участка с использованием заявляемого устройства снижает величину вертикальных деформаций. Усиление арматурными каркасами снижает упругие деформации участка насыпи до 1-1,5 мм при воздействии эксплуатационной нагрузки;
- применение арматурных каркасов повышает коэффициент устойчивости откосов насыпи переходного участка на 10-15%.