ТЕХНІЧНІ РІШЕННЯ ПО ВІДНОВЛЕННЮ ВИСОКИХ НАСИПІВ

Крамар І.Є., Яковлєв С.О., Шаптала О.І.

(Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту

ім. акад. В. Лазаряна)

На мережі залізниць України іноді відбуваються раптові деформації земляного полотна, які ведуть до його повних або часткових відмов і викликають перерви в русі поїздів, що негативно впливає на перевізний процес і призводить до значних матеріальних та грошових витрат.

Так, було встановлено, що у 80% випадків аварійні деформації призводять до повних відмов (в русі поїздів найбільш вірогідні на 10-20 год - 65% всіх випадків, проте в 11,5% випадків вони складають 100 год. і більше) і в 20% – до часткових з обмеженням швидкості руху.

Основними причинами аварійних деформацій укосів високих насипів є перезволоження їх ґрунтів, в тому числі баластних шлейфів. Причини розмивів – вплив зливових і тривалих дощів, паводків, проривів водосховищ і ставків та ін.

Технічні рішення по відновленню насипів висотою до 6 м, інтегровані для чотирьох груп умов. Крутизна укосів не відновленого насипу вимірюється у верхній її частині. Укоси вважаються крутими при показнику крутизни m ≤ 1, при m > 1 укоси вважаються середньої крутизни.

До супісків і суглинків відносяться всі різновиди ґрунтів, що відносяться до відповідної номенклатури. При міцній основі і крутих укосах для насипів, складених тугопластичним суглинком, відновлення може бути здійснене простим відновленням і досипанням укосу до крутизни 1:2 при розширенні основного майданчика до величини, відповідної відстані b/2 м від осі крайньої колії, де b/2 – половина нормованої ширини основного майданчика одноколійного насипу відповідно до вимог. При відновленні насипу ширина узбіччя не повинна бути менше 0,5 м.

Таке ж рішення можливе при укосах середньої крутизни, суглинках туго- і м’якопластичної консистенції і супісках твердої і пластичної консистенцій.

Якщо ж при цьому при крутих укосах суглинок має м’яко-пластичну консистенцію, а супісок тверду і пластичну, то необхідна берма мінімальною ширино 4 м з висотою 3/5 Н від рівня основи. Проте для пропуску потягів із швидкістю 5 км/год досить відновити укіс простим досипанням ґрунту із забезпеченням ухилу 1:2.

При слабкій основі (болота I типу і мулисті ґрунти) для пропуску потягів зі встановленою швидкістю необхідна берма мінімальною шириною 4 м, яка розміщується на середині висоти насипу при крутих і середньої крутизни укосах, суглинках тугопластичної і супісках твердої консистенції.

Відновлення при цьому для пропуску потягів зі швидкістю 5 км/год може бути здійснено також, як і при міцній основі.

Якщо ж ґрунти насипу перезволожені (супісок пластичний, суглинок м’яко пластичний), то і при крутих і середньої крутизни укосах необхідна берма мінімальної ширини 6 м, розташована на висоті 2/5 Н від рівня основи. Для пропуску потягів із швидкістю 5 км/год досить відсипати берму шириною 4 м на рівні 1/3 Н.

Технічні рішення по відновленню насипів висотою понад 6 м і включно до висоти 12 м, інтегровані для п’яти груп умов. З них три рішення для насипів на міцній основі і два – на слабкій.

При міцній основі, крутих укосах і ґрунтах насипу, представлених пластичним супіском і м’яко пластичним суглинком, відновлення для пропуску потягів зі встановленою швидкістю проводиться шляхом пристрою двополичного контрбанкету з мінімальною шириною полиць 4 м, розташованих на висоті 2/5 Н і 4/5 Н від рівня основи. Для пропуску потягів зі швидкістю 5 км/год. на початковому етапі відновлення в розглянутому випадку достатньо влаштувати контрбанкет з однією полицею шириною 4 м.

Для випадків коли ґрунти не перезволожені (супісок твердої, а суглинок тугопластичної консистенції) при крутих і середній крутизні укосах, а також при перезволоженому стані ґрунтів (супісок пластичний, суглинок м’яко пластичний), але укосах тільки середньої крутизни, відновлення можливе при влаштуванні одно поличного контр банкету з мінімальною шириною полиці 4 м. Але в першому випадку вона розміщується на висоті 1/2 Н, а в другому – на висоті 3/4 Н від рівня основи.

При слабкій основі для пропуску потягів зі встановленими швидкостями необхідне спорудження двополичного контрбанкету з шириною полиць 6 м і розташуванням їх на рівнях 1/3 висоти насипу. Першочергове відновлення для пропуску потягів із швидкістю 5 км/год. вимагає спорудження однополичного контрбанкету з полицею 6 м на рівні 1/2 Н. Такі технічні рішення рекомендуються при крутих укосах, пластичному супіску і при крутих і середньої крутизни укосах, м’якопластичному суглинку.

Останнє рішення можна застосувати і як остаточне, якщо укоси круті, але ґрунти насипу – супісок твердий або суглинок туго пластичний. В цьому випадку відновлення для пропуску потягів із швидкістю 5 км/год. вимагає влаштування однієї полиці шириною 4 м, розташованої на рівні 1/3 Н від основи.

Технічні рішення з відновлення насипів висотою понад 12 м, інтегровані для чотирьох груп умов.

Для насипів на міцній основі можуть бути рекомендовані два принципово однакових рішення (для повного відновлення насипів) – двохполичні контрбанкети з шириною полиць 4 м. Різниця полягає тільки в рівнях розташування полиць: при супісках пластичних і суглинках м'якопластичних як при крутих, так і при середній крутості укосах, полки розташовуються на рівнях 1/5 Н від основного майданчика і 2/5 Н від основи.

При слабовологих ґрунтах (супісок твердий, суглинок тугопластичний) при тій же крутизні відкосів полки розміщуються відповідно на рівні 1/3 Н і 2/3 Н від основного майданчика.

Для того щоб пропустити поїзд зі швидкістю 5 км/год., в першому випадку зводиться також двохполичний контрбанкет з шириною полиць 4 м, але на рівнях 1/3 Н і 2/3 Н, а в другому випадку – однополичний, з полицею такої ж ширини, що розташовується на рівні 1/2 Н.

Якщо основа слабка, то перетин насипу при відновленні повинен бути істотно розвинутим: при супіску твердої і суглинку туго пластичної консистенції як при крутих, так і при середній крутості схилах, потрібно двухполичний контрбанкет з шириною верхньої полиці 6 м і нижньої - 12 м. Полиці розташовуються відповідно на рівні 1/3 Н і 2/3 Н.

Якщо ґрунти перезволожені (супісок пластичний, суглинок м’яко пластичний) при будь-якій крутизні відкосів відновлюваного насипу для пропуску поїздів з встановленими швидкостями необхідно звести трьохполичний контрбанкет з шириною полиць 8 і 12 м (зверху вниз), що розташовуються на рівнях від основного майданчика 1/6 Н, 1/2 Н і 5/6 Н. Для пропуску поїздів зі швидкістю 5 км/год. при первісному відновленні достатньо двох полиць шириною 8 і 12 м (зверху вниз), що розміщуються на рівнях 1/3 Н і 2/3 Н. Візуальне визначення крутизни укосів, номенклатури і консистенції ґрунтів проводиться відповідно до додатка.

У всіх випадках при косогорності основи крутіше 1:5 після зрізки сплившого ґрунту в ньому нарізуються уступи звичайним порядком, а при зведенні нижніх частин контрбанкетів попередньо влаштовуються рісберми або берми з скельного ґрунту.

Обґрунтування технічних рішень по оперативному відновленню деформованого земляного полотна пропонується шляхом узагальнення фактичного матеріалу про аварійні деформації на мережі залізниць, а також математичного та фізичного моделювання насипів при їх різних висотах і обрисах, різних ґрунтах та їх станах, різних рівнях динамічних поїзних навантажень.

В результаті розгляду декількох сотень варіантів були обґрунтовані два десятка інтегрованих типових технічних рішень для відновлення земляного полотна при його аварійному деформуванні та більш десяти технологічних карт з оперативного відновлення.