СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
METHOD OF STRENGTHENING TRACK BALLAST SECTION

Изобретение относится к транспортному строительству, а именно к способу укрепления балластной призмы железнодорожного пути, и может найти применение при путевых работах на строящихся участках железнодорожных магистралей, при неотложных и планово-предупредительных работах на эксплуатируемых участках пути, например, при перекладке или смене элементов верхнего строения пути.
Известен способ укрепления щебеночной насыпи балластной призмы железнодорожного пути, включающий отсыпку щебня с образованием насыпи в виде призмы и введение в нее связующего, перед введением которого осуществляют внесение в верхний слой насыпи мелкозернистого материала в количестве 1,5-7,0% от веса обрабатываемого щебня (см. патент РФ №887723, опублик. 07.12.1981).
Особеннностью известного способа является введение в поверхностный слой щебня связующего, в качестве которого используют отходы нефтепереработки, целлюлозно-бумажной промышленности и компоненты на основе латексов. После укладки рельсошпальной решетки засыпают щебень с подбивкой его под решетку, затем после обкатки пути осуществляют распределение по поверхности щебеночной насыпи-призмы мелкозернистого материала с введением его, с помощью шнекового оборудования, на глубину до 7 см. Розлив связующего на поверхность щебня производится с помощью поливочного агрегата. Известный способ позволяет при повторной перекладке пути использовать значительную часть щебня, ранее уложенного в насыпь-призму.
Недостатком известного способа является то, что укрепленная указанным образом балластная призма имеет сравнительно низкие эксплуатационные характеристики и амортизационные свойства, ее поверхностный слой обладает недостаточной удерживающей способностью щебня при движении поездов на высоких скоростях, в результате чего возможны разрушения верхнего строения пути и ходовой части железнодорожных составов.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ укрепления балластной призмы железнодорожного пути и устройство для его реализации, включающие формирование и пропитку верхнего щебеночного слоя балластной призмы жидким полимерным связующим на основе полиуретана (см. патент РФ №100777, опублик. 27.1 2.2010 - прототип).
Особенностью известного технического решения является то, что на земляное полотно укладывают слой песчаной или песчано-гравийной подушки, зерна щебня в поверхностной части верхнего щебеночного слоя соединяют связующим полимером на основе полиуретана путем их заливки полимерным связующим в жидком виде с его последующим отверждением и образованием пористой структуры за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения, при этом глубину пропитки связующим доводят до 5-7 см, а верхний слой формируют из щебня фракции 25-80 мм.
Указанное укрепление балластной призмы железнодорожного пути путем равномерной пропитки верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим осуществляют, как правило, после регламентированного планирования балластной призмы и обкатки пути. Однако известное техническое решение не обеспечивает поддержание требуемых эксплуатационных характеристик и амортизационных свойств эксплуатируемого участка балластной призмы в период проведения неотложных и планово-предупредительных работ на соседних участках пути и на участках закругления железнодорожного пути.
В этих случаях возникает необходимость дополнительного укрепления откосов на участках закругления пути и технологических откосов, образовавшихся во время неотложных и планово-предупредительных работах, в том числе после удаления путевой рельсошпальной решетки, щебеночного слоя и части гравийно-песчанной подушки. При отсутствии дополнительных средств их укрепления возможно снижение вертикальной и горизонтальной устойчивости эксплуатируемого участка пути под воздействием нагрузок от движения высокоскоростных составов в ремонтный и послеремонтный периоды. Дополнительное укрепление технологических откосов балластной призмы железнодорожного пути в указанных случаях практически осуществляют с помощью заградительной щитовой опалубки, укрепленной с помощью стальной арматуры, заглубленной в гравийно-песчанную подушку балластной призмы, что увеличивает удельные затраты на проведение указанных работ.
Техническим результатом предложенного способа укрепления балластной призмы железнодорожного пути является устранение указанных недостатков и увеличение удерживающей способности верхнего слоя щебня в технологических откосах для предотвращения их осыпания и нежелательного выбивания зернистого материала щебня при движении высокоскоростных поездов в ремонтный и послеремонтный периоды. Дополнительным результатом является улучшение амортизационных и эксплуатационных характеристик балластной призмы эксплуатируемой части железнодорожного пути в эти периоды и предотвращение нарушения ходовой части поездов при одновременном снижении затрат на укрепление указанных участков балластной призмы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе укрепления балластной призмы железнодорожного пути, включающем формирование и пропитку верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим на основе полиуретана, согласно изобретению осуществляют отсыпку с балластной призмы части щебеночного слоя, формируют со стороны действующей части пути технологический откос высотой Н, в верхние слои откоса и примыкающие к нему участки балластной призмы шириной Н/2 вводят жидкое полимерное связующее и формируют каркасную структуру щебеночного слоя на глубину 7-14 см за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения, затем обработанный щебеночный слой выдерживают в условиях отсутствия капельной жидкости и вибрации в течение 1-4 час для отверждения связующего.
3
Кроме того, для верхнего щебеночного слоя балластной призмы и технологического откоса со стороны действующей части пути можно применять щебень из плотных горных пород в соответствии с ГОСТ 7392-2002 с номинальным размером зерен 25-60 мм, в качестве жидкого полимерного связующего использовать полиуретановый эластомерный материал плотностью 1,09 г/см, а для защиты обработанного щебеночного слоя от попадания капельной жидкости на период отверждения связующего его закрывать водонепроницаемым укрывным материалом.
Укрепление щебеночного слоя балластной призмы в период неотложных и планово-предупредительных работ путем пропитки на указанную глубину верхних слоев технологических откосов и примыкающих к нему участков полимерным связующим на основе полиуретана с формированием в щебеночном слое каркасной структуры позволяет достичь указанный технический результат по увеличению удерживающей способности щебня в технологических откосах, снижению затрат на укрепление указанных участков и обеспечению требуемых характеристик эксплуатируемого участка балластной призмы при движении высокоскоростных поездов в ремонтный и послеремонтный периоды.
Для укрепления вершины и основания технологического откоса высотой Н, например, в диапазоне 10-40 см, достаточно обеспечить дополнительное укрепление примыкающих к нему участков балластной призмы шириной Н/2 в диапазоне 5-20 см. Формирование каркасной структуры указанных участков щебеночного слоя на глубину менее 7 см недостаточно для достижения технического результата, а увеличение глубины пропитки более 14 см связано с избыточными затратами полимерного связующего. Необходимым условием дополнительного укрепления данных участков щебеночного слоя балластной призмы жидким полимерным связующим на осное полиуретана является их выдержка в условиях отсутствия капельной жидкости и вибрации в течение 1-4 час для отверждения связующего.
3
Для повышения эффективности и оптимизации предложенного способа укрепления балластной призмы железнодорожного пути целесообразно использовать щебень из плотных горных пород в соответствии с ГОСТ 7392-2002 с номинальным размером зерен 25-60 мм, в качестве связующего - полиуретановый эластомерный материал плотностью 1,09 г/см, а для защиты обработанного щебеночного слоя от дождя на период отверждения связующего его закрывают любым водонепроницаемым укрывным материалом.
Способ укрепления балластной призмы железнодорожного пути осуществляется следующим образом.
3
При проведении неотложных или планово-предупредительных работ с ремонтируемой части пути удаляют путевую решетку. Затем осуществляют отсыпку с балластной призмы части щебеночного слоя и гравийно-песчанной подушки, формируют со стороны действующей части пути технологический откос высотой 26 см. В верхние слои откоса и примыкающих к нему участков балластной призмы шириной по 13 см вводят жидкое полимерное связующее в виде полиуретанового эластомерного материала плотностью 1,09 г/см, формируя каркасную структуру указанного щебеночного слоя на глубину 10 см за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения.
После этого обработанный щебеночный слой выдерживают в условиях защиты от дождя и вибрации от высокоскоростных поездов на действующей части пути в течение 2,5 час для отверждения связующего. Для верхнего щебеночного слоя балластной призмы и технологического откоса использовался щебень из плотных горных пород по ГОСТ 7392-2002 с номинальным размером зерен 25-60 мм, а для защиты обработанного щебеночного слоя от попадания дождя на период отверждения связующего его закрывают полиэтиленовой пленкой. По истечении указанного или большего времени на ремонтируемый участок балластной призмы подсыпают очищенный щебеночный слой с добавкой нового щебня, выполняют укладку путевой решетки, уплотнение щебня и оправку балластной призмы до восстанавления исходного профиля.
Аналогично реализуют предложенный способ при проведении неотложных или планово-предупредительных работ в части дополнительного укрепления щебеночного слоя балластной призмы в зоне технологических откосов на внешних или внутренних участках закругления железнодорожного пути.
На фиг.1 представлена схема укрепления поверхности балластной призмы железнодорожного пути в соотвествии с предложенным способом. При неотложных и планово-предупредительных работах на эксплуатируемых участках пути, содержащих гравийно-песчанную подушку 1 с нанесенным щебеночным слоем 2, формируют со стороны действующей части пути технологический откос 3 высотой Н путем отсыпки части щебеночного слоя и гравийно-песчанной подушки 1 для замены второго пути. Пунктиром 4 показан возможный профиль глубины пролива щебеночного слоя 2 жидким полимерным связующим на основе полиуретанового эластомерного материала области технологического откоса 3, а также других частей щебеночного слоя 2. Поз. 5, 6, 7 соответственно обозначены шпалы, рельсы действующей путевой решетки и часть гравийно-песчанной подушки 1.
При введении в щебеночный слой откоса и примыкающих к нему участков балластной призмы жидкого полимерного связующего в виде полиуретанового эластомерного материала указанной плотности рассчитывают расход связующего таким образом, чтобы глубина пропитки щебеночного слоя составляла указанные 10 см. Полимер застывает на воздухе и самоотверждается на зернах щебеночного слоя, образуя каркасную пористую структуру. Полученная структура не задерживает на поверхности влагу и легко проветривается. При этом эластичные свойства каркасной пористой структуры позволяют предохранять щебеночный слой откоса и примыкающих к нему участков балластной призмы от разрыва при различных климатических воздействиях внешней среды, а также повысить удерживающую способность щебня в поверхностном слое на участках с высокоскоростным движением поездов в ремонтный и послеремонтный периоды.
Осуществление предложенного способа на строящихся участках железнодорожных магистралей при неотложных или планово-предупредительных работах по укреплению верхнего щебеночного слоя балластной призмы позволяет сохранить ее основные эксплуатационные характеристики на период проведения и после окончания указанных работ. Увеличение удерживающей способности зерен щебня в верхнем щебеночном слое балластной призмы и технологических откосов предотвращает их осыпание и нежелательное выбивание зернистого материала щебня при движении высокоскоростных поездов. Дополнительным результатом является снижение затрат на укрепление указанных участков балластной призмы и возможность проведения ремонтных работ в сравнительно широком диапазоне климатических температур наружного воздуха.