Повышенный путь для ремонта

Современные методы усиления земляного полотна

Стратегическими задачами развития ОАО «РЖД» на современном этапе является организация на сети дорог в грузовом движении ведения тяжеловесных поездов, а в пассажирском – высокоскоростных поездов. Решение этих задач требует усиления существующего земляного полотна, построенного по техническим нормам предыдущих лет, и которое, в отличие от верхнего строения железнодорожного пути, в течение срока его эксплуатации не заменялось и не обновлялось.

Вопросам современных инновационных подходов к решению этих важнейших задач для обеспечения безопасности движения посвящена статья заведующего кафедрой «Путь и путевое хозяйство» МГУПС (МИИТ), д.т.н. Е.С. Ашпиза.

К настоящему времени в земляном полотне под влиянием многочисленных внешних переменных во времени природных и техногенных факторов с момента его сооружения произошли изменения, которые привели к возникновению различных деформаций и дефектов, протяжение которых составляет около 7% от длины сети железных дорог.

Большую долю среди этих деформаций составляют деформации, связанные с природными неблагоприятными экзогенными (поверхностными) геологическими процессами и явлениями (ЭГПЯ), такими как оползни, сели карсты, обвалы и др., и на этих участках для обеспечения требуемой безопасности необходимо устройство различных сооружений инженерной защиты земляного полотна.

Усиление земляного полотна при реконструкции

В соответствии с Положением о реконструкции железнодорожного пути, действующем в ОАО «РЖД», приоритетными работами по усилению земляного полотна являются:

• устройство защитных слоев под балластом в зоне основной площадки;
• восстановление водоотводов и дренажей и устройство новых при изменении в процессе эксплуатации гидрологической ситуации;
• проведение противодеформационных мероприятий на участках деформирующегося и неустойчивого земляного полотна (высокие насыпи, участки пути со слабым основанием, на оползневых косогорах, распространение карста и мерзлоты, скально-обвальные места).

Основные особенности усиления существующего земляного полотна при реконструкции линии состоят в том, что работы должны выполняться в сжатые сроки в условиях движения поездов на ограниченном стесненном для производства работ пространстве, поэтому многие способы, которые могут быть применены при строительстве нового полотна, в данных условиях не подходят.

Данным условиям хорошо отвечают способы усиления земляного полотна с применением геосинтетических материалов, которые в последнее время нашли широкое применение.

Усиление основной площадки

Основная площадка земляного полотна является одним из важных элементов железнодорожного пути, определяющих стабильность геометрии рельсовой колеи. Вместе с тем сложные условия работы грунтов основной площадки привели к широкому распространению на сети железных дорог дефектов и деформаций этого элемента в виде балластных углублений и пучин, что вызывает повышенные затраты на содержание пути. Эти деформации являются самыми многочисленными на сети дорог. Проблема обеспечения стабильности основной площадки особенно важна для линий, где предусматривается введение скоростного пассажирского движения либо организация тяжеловесного движения для грузовых поездов.

Одним из наиболее эффективных способов усиления основной площадки является устройство под балластом защитных слоев, имеющих повышенные прочностные и деформационные свойства, что регламентируется нормативными документами. При этом защитные слои предназначены для выполнения следующих пяти основных функций:

• разделительной – не допускать взаимного проникновения и перемешивания частиц балластной призмы и грунтов земляного полотна;
• гидроизоляционной – защищать основную площадку земляного полотна от атмосферной воды;
• морозозащитной – защищать от промерзания нижележащие пучинистые грунты земляного полотна;
• армирующей – распределять напряжения от поездной нагрузки на грунты земляного полотна, снижая максимальныеих величины с целью обеспечения несущей способности;
• виброзащитной – обеспечивать эффективное гашение колебаний от поездов.

Устройство классических защитных слоев из смеси щебеночно-гравийно-песчаных грунтов является надежным решением усиления основной площадки земляного полотна. К его основному недостатку при усилении существующего полотна относится необходимость вырезки грунтов на глубину до 1 м, что в условиях большинства российских железных дорог становится дорогостоящим и не вписывается в традиционные технологии ремонта пути.

С целью уменьшения толщины защитного слоя в нем применяются различные геосинтетические материалы (геотекстиль, георешетки и плиты пенополистирола), которые позволяют обеспечивать выполнение необходимых его функций при меньшей толщине. Так, применение георешеток позволяет сократить толщину защитного слоя более чем в 2 раза, улучшив при этом его характеристики.

Проверка свойств защитного слоя с армированием георешеткой проведена на испытательном полигоне под г. Зеленогорск Ленинградской области. Модели конструкции железнодорожного пути выполнялись в натурную величину. Поездная нагрузка имитировалась вибрационной машиной, обеспечивающей приложение к рельсам статической нагрузки 25 тс/ось. Было промоделировано три варианта конструкции:

• без защитного слоя;
• стандартный защитный слой из щебне-гравийно-песчаной смеси толщиной 0,4 м;
• армированный плоской георешеткой ТХ 170 защитный слой из щебне-гравийно-песчаной смеси толщиной 0,2 м.

Результаты моделирования двух вариантов защитных слоев показали значительно лучшие характеристики для армированного георешетками защитного слоя.

На железных дорогах России применение защитного слоя при реконструкции целенаправленно началось практически с 2003 года. Эффективность применения защитного слоя подтверждена опытом эксплуатации на линии Москва – Санкт-Петербург, где на сопоставимых участках после реконструкции при устройстве защитного слоя выправка проводилась на 4-ый год, а без укладки защитного слоя на второй год, а потом каждый год.

Восстановление водоотводов

Стабильность основной площадки земляного полотна в выемках и на нулевых местах во многом определяется исправной работой водоотводных сооружений, поэтому при реконструкции одной из первостепенных задач является обеспечение в этих местах круглогодичного гарантированного отвода поверхностных и грунтовых вод от железнодорожных путей.

При проведении реконструкции сооружения восстанавливаются в прежнем виде, но при наличии кюветов в стесненных условиях, когда при их устройстве нормального профиля подрезается существующий откос выемки или оголяется фундаменты опор контактной сети, либо из-за слабых плывунных грунтов не удается нарезка кюветов, вместо них могут приниматься лотки либо дренажи.

Типовой конструкцией лотков являются железобетонные лотки П-образного сечения высотой 0,75–1,25 м. Недостатком данной конструкции являются большие стоимость и продолжительность их сооружения. Вместе с тем расчеты расходов ливневого стока показывают, что при отсутствии грунтовых вод для большинства встречающихся условий существующие типовые решения имеют значительный резерв пропускной способности, поэтому в целях уменьшения затрат они могут быть заменены лотками уменьшенных размеров.

Другим решением, существенно снижающим трудоемкость и продолжительность укладки лотков, является применение вместо железобетонных лотков легких лотков из композитных материалов конструкции «АпАТэК».

Лотки изготавливаются из стеклоткани, обрабатываемой полиэфирной смолой ПНМ-2, с усилением их поперечными ребрами жесткости, выполняемыми из того же композитного материала. Длина секций лотков принята из условия их монтажа вручную и составляет от 2 м до 6 м.

Лотки из композитных материалов прошли полный комплекс испытаний, в том числе в эксплуатационных условиях на ряде железных дорог, где была подтверждена их техническая надежность и эффективность работы.

Устройство инженерной защиты от неблагоприятных природных воздействий

Стоимость устройства защитных сооружений от неблагоприятных природных воздействий очень велика, что сдерживает их строительство в необходимом количестве, поэтому важным является снижение стоимости за счет применения армогрунтовых и сетчатых конструкций и изделий из композитных материалов.

Так, в МИИТе совместно с НПП «АпАТэК» была разработана концепция защиты железнодорожного пути от воздействия моря на линии Туапсе – Адлер с применением композитных материалов, позволяющая устранить недостатки существующих бетонных подпорно- волноотбойных стен, повысив надежность решений, снизив их стоимость и увеличив долговечность конструкций.

Согласно этой концепции главными направлениями для разработки новых берегоукрепительных конструкций и технологий являются применение композитных материалов для:

• ремонта бетонных волноотбойных стен в зонах с максимальными разрушениями;
• реконструкции подпорно-волноотбойных стен с учетом увеличения их высоты, для предотвращения размыва откосов земляного полотна;
• строительство новых волноотбойных стен, предусматривающих уширение основной площадки под строительство второго пути.

Предложенная конструкция новой подпорно-волноотбойной стены из композиционных материалов состоит из 2-х основных элементов армированного георешетками массива грунта и стеклопластиковых панелей, соединенных между собой при помощи якорных тяг (анкеров).

Разделение конструкции на две части было сделано для восприятия сочетания действующих нагрузок. Армированный массив (со стороны берега) воспринимает нагрузку от подвижного состава и веса грунта, а стеклопластиковая панель (со стороны моря) воспринимает нагрузку от морских волн и воздействие галечниковых взвесей, предохраняя от размыва армированный массив.

Благодаря физическим свойствам стеклопластиковых панелей удалось сократить вес элементов конструкции и, следовательно, снизить количество техники для их доставки и установки в проектное положение и сроки возведения стены. Для сравнения, вес одного погонного метра секции стеклопластиковой панели высотой 4,0 м составляет 269 кг, а бетонной волноотбойной стены – 38 400 кг. Сроки строительства на экспериментальном участке также были сокращены в сравнении с типовым решением до 4 раз.

Другим инновационным решением является ремонт существующих стен с применением композитного материала. Сквозные промоины в существующих бетонных стенах образуются в зонах, расположенных вблизи уровня моря, поэтому для увеличения срока эксплуатации волноотбойных стен предлагается монтировать панели из композитного материала на поврежденную поверхность.

Данная технология позволяет проводить строительно-монтажные работы со скоростью 5 погонных метров в сутки, что в несколько раз быстрее традиционного решения.

Другим примером инновационного решения для защиты пути на скально-обвальных участках является использование легких сетчатых конструкций в виде покровных сеток и противокамнепадных барьеров.

Для проектирования таких конструкций в МИИТе были разработаны технические указания, утвержденные в ОАО «РЖД».

Эти решения в несколько раз дешевле, чем традиционные противообвальные галереи, и сроки их строительства также значительно меньше.

Источник

Ремонт повышенного пути

Компания «ПрестижСервис» предоставляет полный перечень услуг по ремонту повышенных железнодорожных путей, что позволяет обеспечить максимальную безопасность погрузо-разгрузочных работ.

Перечень предоставляемых услуг при ремонте повышенного пути:
— осмотр пути с составлением дефектных ведомостей, смет, определением объёмов работ.
— ремонт пути. Включает в себя ремонт верхнего и нижнего строения пути, выправка продольного и поперечных профилей, ремонт тупиковых упоров.
При ремонте верхнего строения пути могут использоваться новые и старые материалы, годные для повторной укладки в путь (т.е. старогодные).
Наши специалисты имеют большой опыт в выполнении ремонтов повышенных путей, помогут определить стоимость ремонта, его сроки, предложат варианты выполнения работ с учетом потребностей заказчика.

Работы по ремонту повышенного пути бывают следующих видов:

1. Капитальный ремонт пути выполняется на основании разработанного проекта ремонта или технического задания. При данном виде ремонта производится замена верхнего (рельсы, крепежные элементы, шпалы, подкладки) и нижнего (блоки ФБС, бетонное основание) строений пути с последующим проведением планово-высотной съемки.

2. Текущий ремонт пути — восстановление целостности балластной призмы и подрельсового основания, замена негодных и установка недостающих элементов скреплений, подкладок, костылей, противоугонов, их добивка, замена дефектных рельсов и шпал, регулировка стыковых зазоров пути, протяжка и смазка ослабших скреплений, выправка пути в плане и профиле

Звоните +7 (499) 400-08-78
Или оставьте заявку и мы перезвоним Вам в течение 5 минут!

Елена
менеджер по продажам,
эксперт

Источник

Назначение ремонтов пути по критерию равноупругости. Гавриленко А.К. Сборник ПТКБ ЦП. 2007г

Своевременно проведенные ремонтные работы – залог эффективной и безопасной эксплуатации железнодорожного пути. От баланса «разрушающих» и «восстанавливающих» факторов зависит равновесие любой системы. Для путевого комплекса в качестве разрушающих воздействий следует рассматривать показатели условий эксплуатации пути (пропущенный тоннаж, вес поездов, осевые нагрузки, скорости, динамические характеристики нагружения пути от подвижного состава, природно-климатические условия и явления и т.п.), а также естественные процессы старения и износа материалов; в качестве восстанавливающих воздействий – выполнение технического обслуживания и ремонта пути и его элементов, а также мероприятия по повышению технического уровня и мощности пути.

С точки зрения теории управления работы назначаются наиболее оптимально и эффективно, когда управляющие воздействия формируются на основе комплексного анализа состояния объектов и реализуются в соответствии с параметрами этого состояния с использованием принципа обратной связи.

Другой способ выбора управляющих воздействий – нормативный, когда решения принимаются в соответствии с заранее разработанной программой, исходя из единой для многих объектов исходной информацией.

Оба способа используются в путевом хозяйстве: объемы работ и соответствующее им обеспечение ресурсами определяется по нормам периодичности, а реализация по срокам и объемам – по фактическому состоянию пути и наличию ресурсов.

Действующие нормы содержания, межремонтные сроки, нормы потребности рабочей силы и расхода материалов не учитывают всех существенно влияющих факторов. Значительная часть показателей состояния элементов железнодорожного пути вообще не нормируется, отсутствуют приборы для их измерения, или существующие приборы не обеспечивают требуемую точность.

Доля необходимых затрат в путевом хозяйстве в последние годы неуклонно растет, однако фактические отчисления в путевое хозяйство от доходов не соответствуют ни росту затрат, ни изменениям в экономических условиях функционирования путевого хозяйства. При существующем положении дел при формировании ресурсов нормы содержания пути не учитываются, а система оплаты труда не ориентирует на качество работ.

Чтобы путевое хозяйство начало функционировать с большей эффективностью, нужно переходить от системы нормативного назначения ремонта к системе назначения ремонта по фактическому состоянию пути. Пока что все уверения об учете фактического состояния сводятся к определению некоторого средневзвешенного состояния пути на километр или в лучшем случае – на пикет. Назначать и выполнять ремонт нужно так, чтобы межремонтные сроки увеличивались – а для этого нужно, прежде всего, точно по месту (с привязкой до метра) находить причину расстройств, и устранять в первую очередь причину, а с ней уйдут и негативные последствия.

Согласно исследованиям, проведенным в разные годы на кафедре «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС на накопление расстройств пути наибольшее влияние оказывает неравноупругость подрельсового основания. Она влияет: на стабильность состояния пути (переменчивая жесткость усложняет динамику взаимодействия подвижного состава и пути); на напряженно деформированное состояние пути (модуль упругости и коэффициент относительной жесткости пути учитывается во многих формулах расчета пути на прочность); на боковой износ рельсов.

Согласно Техническим условиям на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке (далее ТУ), основными видами работ по приведению пути в равноупругое состояние являются подъемочный ремонт и планово-предупредительная выправка. Работы назначаются по результатам проверки путеизмерительным вагоном. Основным критерием служит предельное число отступлений на километр в зависимости от классности пути, дополнительными – доля негодных шпал и скреплений.

Сравнительная таблица критериев выбора участков, подлежащих подъемочному ремонту (П) и планово-предупредительной выправке пути (В)

Основные критерии

Дополнительные критерии, от и до %

Кол-во отступлений 2 степени*, шт/км, более

Загрязненность щебня по массе,%

Негодных деревянных шпал

Шпал с выплесками

П

В

П

В

П

В

П

В

П

В

по усмотрению начальника дистанции пути

Количество отступлений по уровню (У), перекосу (П), просадке (Пр) и рихтовке (Р) при назначении подъемочного ремонта для 1 и 2 класса пути

отступлений второй степени, шт/км

Величина отступления, которая соответствует второй степени, мм

Таким образом, сегодня потребность в подъемочном ремонте и планово-предупредительной выправке определяется по условию накопления расстройств геометрии колеи до «граничного» значения [N] отступлений второй степени на километре за один сезон. Профессор В.О.Певзнер предлагает в первом приближении принять за граничное число 60 отступлений на километр и если в течение года прогнозное количество отступлений не превысит [N] шт/км в месяц, то выправка машинизированным способом не потребуется.

Однако автору представляется такой подход не корректным. Само нормирование по числу отступлений обладает рядом недостатков, которые вытекают из анализа таблицы 1 и 2:

1. Число отступлений на километр, загрязненность балласта, число негодных шпал и скреплений лишь косвенно отражают жесткость пути.

2. Имеется существенный разброс установленных скоростей, при которых нормируется одно и тоже число отступлений. При этом, чем выше грузонапряженность участка (группа пути), тем интервал скоростей больше. Таким образом, по нормативам получается, что участки железнодорожных линий со скоростями 120-140 км/ч и участки со скоростями 40-60 км/ч находятся в одинаковых условиях для назначения вышеуказанных видов ремонтов.

3. Число отступлений на километре включает в себя слишком большое количество разнообразных отходов от норм (отступления по уровню, просадке, перекосу, рихтовке, и др.), а также всевозможных их сочетаний, что не позволяет дать качественную оценку проблем, вызвавших неравножесткость на участке.

4. Число отступлений на километр не является реальной физической величиной, с помощью которой можно определить напряжения или силы, возникающие в элементах верхнего строения пути.

Отсюда видно, что необходим пересмотр основных критериев назначения подъемочного ремонта и планово-предупредительной выправки с переходом на характеристику равножесткости участка. За такую характеристику следует принять модуль упругости подрельсового основания U, МПа, его среднеквадратическое отклонение 2, МПа и допустимый интервал изменения )U, найденный экспериментальным путем.

Эти величины имеют реальный физический смысл, накопление информации о таких величинах позволит проводить глубокий ретроспективный анализ изменения состояния пути, а также прогнозировать развитие ситуации с помощью различных моделирующих инструментов.

Сегодня в России для определения U только начали появляться нагрузочные средства. Их два – нагрузочный поезд ВНИИЖТа и лаборатория инженерно-геологического обследования (ЛИГО). Однако в обозримом будущем, эти дорогостоящие единичные на всю страну комплексы врятли когда-нибудь смогут проводить измерения модуля упругости подрельсового основания на всех дорогах Российской Федерации. Особенно в рамках ежегодного мониторинга для назначения планово-предупредительных работ.

Кафедра «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС предлагает способ определения U, основанный на совместной обработке данных о геометрии рельсовой колеи, полученных двумя инструментами: вагонами-путеизмерителями (ВПИ) и мобильными тележками аппаратно-программного комплекса (АПК) «Профиль». Последний представляет собой мини-путеизмеритель весом около 50-ти килограмм. Поэтому проход по одному и тому же участку двух измерительных комплексов дает картину поведения пути под нагрузкой (ВПИ) и без нагрузки (АПК).

Выбор этих инструментов тем более перспективен, что идет в русле приоритетов программы автоматизации управления в путевом хозяйстве АСУ-Путь. В концепции 2001 г. указаны следующие приоритеты на будущее: разработка и внедрение автоматизированных средств измерения и регистрации первичной информации; автоматизированная технология ведения базы данных технического состояния объектов пути по результатам контроля средствами диагностики; программно-технический комплекс планирования ремонта пути; автоматизированные задачи, охватывающие все уровни управления путевым хозяйством.

К исследованию были выбраны два участка Свердловск-сортировочной дистанции пути (Свердловская железная дорога) различных направлений. Данные по просадкам и уровню, полученные от прохода по исследуемым участкам вагона-путеизмерителя (ВПИ) и тележки АПК «Профиль» обрабатывались и импортировались в табличный редактор EXCEL. После чего строились совместные для обоих измерительных комплексов графики просадок и уровня с интервалом по длине 1 метр (рис. 1). Видно, что между графиками, полученными разными устройствами есть тесная корреляция. Разница графиков показывает упругий прогиб рельса y с учетом динамики вагона. Модуль упругости определяется расчетом. По полученным значениям построены графики модуля упругости U по каждому рельсу. Фрагменты графиков для участка №2 приведены на рис. 2.

Правильность методики получения данных об упругом прогибе рельса, проверена способом кафедры «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС (заявка на изобретение №2006122754/11 (024695), приоритет от 26.06.2006г.). Для этого используют цифровую видеосъемку момента прохождения колеса по рельсу с последующей обработкой в специальных компьютерных редакторах. Способ позволяет определить прогиб железнодорожных рельсов под движущейся нагрузкой с возможностью сохранения результатов замера в памяти цифровой видеокамеры (рис. 3). Проверка таким способом данных об упругом прогибе на выбранных случайным образом сечениях пути показала расхождение с методом «ВПИ-АПК» не более 16%, что свидетельствует о правильности методики «ВПИ-АПК».

Итак, предлагаемая методика назначения ремонтов по критерию равноупругости имеет следующий вид.

В зависимости от веса путеизмерителя и тележки АПК «Профиль», после обработки измерений и определения у будет рассчитан U с шагом 0,25м (как у вагонов-путеизмерителей) или с шагом 1м на участке. Затем по нормативам ЦП 52/14 устанавливается нормативный модуль упругости подрельсового основания U_норм и в зависимости от скорости движения на участке определяются пороговые значения изменений y (от у_мин до у_мах ), а следовательно и U (от U_мин до U_мах). По данным ВНИИЖТа, при скорости движения 60 км/ч пороговые значения отступлений в вертикальной плоскости 3.5–5.5мм, а при скорости 100 км/ч – 2.5¸3.9мм. Таким образом, учитывается положительный опыт применения показателя СССП (скорости соответствующей состоянию пути) и ССКО (скользящих среднеквадратических отклонений) для назначения интервала равноупругости пути.

Все участки пути, на которых U вышел за пределы U_мин¸U_мах подлежат дополнительному осмотру, для получения информации о состоянии шпального хозяйства и скреплений (впоследствии, с оснащением ВПИ модулями для видеоконтроля состояния пути, эта задача также автоматизируется). Кроме того, определяется ССКО модуля упругости пути 2, для численной оценки неравноупругости. Пороговые значения 2, при оценке необходимости работ по восстановлению равноупругости следует назначать исходя из скорости и грузонапряженности на участке. Полученная картина позволит принять обоснованное решение о необходимости восстановления равноупругости подрельсового основания.

Фрагмент предлагаемой таблицы критериев выбора участков

ремонтов по восстановлению равноупругости пути

(численные значения основных критериев находятся в разработке).

Тип верхнего строения пути

Источник