Възстановяване на проектните скорости
по българската жп мрежа
Инж. Лука КОЛАРОВ, НК ЖИ
Главна причина за намаляване скоростта на железопътните
возила е влошеното състояние на жп линиите. Наличните
деформации на земното платно предопределят ниската скорост, вследствие на която
се увеличава времето и се понижава комфортът на пътуване.
Върху земното платно оказват влияние твърде много фактори
– температурни колебания, повърхностни води, натоварване от подвижния състав,
инфилтрираната повърхностна вода, промяна на нивото на подпочвените води и др.
Под въздействието на тези и други фактори земното платно е в постоянно
напрегнато състояние, вследствие на което в някои случаи настъпват съществени
нарушения в неговата форма и изменение на стабилитета му. В зависимост от
мащаба и интензивността на тези процеси, те довеждат до ограничаване на
скоростта или до прекъсване на движението. За да се възстанови проектната
скорост, необходимо е повсеместно заздравяване на слабите места, т.е.
ликвидиране на остатъчните деформации. За изпълнението на тази задача, освен
правилен и технически грамотен подход, е необходимо да се проектират и
осъществят ефективни инженерно-технически мероприятия.
Решаващо значение при избора на способа и обема на
мероприятията за стабилизиране на земното платно имат ефективността на
капиталните вложения, стабилност и надежност,
строителна стойност, условия на изпълнение, безопасност на труда, степен на
механизация, времетраене на строителството и др.
Ефективността на направените разходи се изразява с
отношението между необходимите капитални вложения и ежегодните разходи за
поддържането на конкретния железопътен участък при наличието на слабо място.
Към ежегодните разходи се прибавят разходите за охрана на слабото място и
загубите от пропуснати ползи поради намаляване на скоростта в участъка. За да
се направи обективна оценка на причините за появата на деформации в земното
платно, необходимо е да се определят физико-механичните показатели на почвата:
обемно и специфично тегло, естествена влажност, ъгъл на вътрешно триене,
коефициент на филтрация и уплътнение, сцепление и граница на пластичност.
Деформациите на земното платно се забелязват главно в
основната площадка и в откосите на изкопите и насипите.
Основната площадка е предназначена да поеме и разпредели
натоварването от релсите, траверсите, баластовата
призма и подвижния товар. Нейната стабилност е резултат на отношението на
допустимото към действителното натоварване, което тя може да понесе. Твърде
често натоварването върху основната площадка е по-голямо от нормативното. Това
означава, че способността на почвата да издържа на натоварване е преодоляна и
ако не бъдат взети своевременно мерки, в нея ще се появят деформации.
За осигуряване на надеждно земно платно е необходимо
своевременно и висококачествено изпълнение на противодеформационните
и укрепителните мероприятия, постоянен специализиран надзор при изменение на
състоянието на земното платно, както и своевременен ремонт при наличието на
деформации.
Мероприятията за повишаване стабилността на основната
площадка с оглед поемане на по-големи натоварвания, трябва да са насочени към
понижаване влажността на почвата. Това може да се постигне посредством
комплексни инженерно-технически мероприятия като:
● Ефективно
осушаване – канавки за бързо отвеждане на повърхностните води с облицовка и
хидроизолация;
● Хидроизолационни
или циментогрунтови покрития, полагани върху
основната площадка;
● Изграждане
на пластове от дрениращи материали – пясък, баластра, трошенокаменни фракции;
● Качествено
уплътняване на почвата под баластовия слой
(пластовете с дебелина 1,0 – 1,5 м трябва да имат коефициент на уплътняване не
по-малък от 0,98, а останалите под тях – 0,95).
Полагането на пясъчната възглавница е скъпо струващо
мероприятие, което обаче много често се превръща в рутинен процес. Неспазването
на високите изисквания към качеството на пясъка води до обратен ефект.
Предназначението на пясъчната възглавница е да увеличи способността на земното
платно да издържа на натоварване, като, разпределяйки натоварването върху почвите
от земното платно, предпазва баластовата призма от закалване и почвата на земното платно от замръзване.
Избирането на пясъка за дрениращ материал се дължи на сравнително голямата му
филтрация, на способността да издържа на натоварване, достигащо до 3,00 кг/cм2
в уплътнено състояние и на обстоятелството, че не променя физико-механичните си
характеристики при замръзване и размръзване. Пясъкът притежава голям коефициент
на филтрация – 10-2 до 10-4 м/с. Водозадържането
и капилярното покачване на водата, характерно за дребнозърнестия пясък,
песъкливите глини и глините, при среднозърнестите и
едрозърнестите пясъци почти изчезва. Филтрацията и водозадържането
зависят предимно от праховото съдържание. Частиците с диаметър по-малък от 0,08
мм не трябва да превишават 10%, а глинестите частици с диаметър по-малък от
0,02 мм да са не повече от 2-3%.
За да има добро филтриране на водите от пясъчната
възглавница, необходимо е да бъде изпълнено условието на Терцаги:
4d15 < D15 < 4d85 ,
където:
D15 – диаметър на частиците от пясъчната
възглавница при 15% от масата на материала;
d15 – диаметър на частиците от пласта на
земното платно, лежащ под пясъчната възглавница, при 15% от масата на
материала;
d85 – диаметър на частиците от пласта на
земното платно, лежащ под пясъчната възглавница, при 85% от масата на
материала.
Друго качество, което трябва да притежава пясъчната
възглавница, е сравнително по-голяма способност да издържа на натоварване
(около 2-3 пъти по-голяма от тази на земните почви). Препоръчително е пясъчната
възглавница в уплътнено състояние да притежава деформационен
модул от 300 - 600 кг/cм2, за да пренесе натоварването от баластовата призма, имаща деформационен
модул 800 - 1200 кг/cм2 върху земните почви с деформационен
модул от 100 - 200 кг/cм2. Дребнозърнестият пясък има деформационен модул в уплътнено състояние, близък до този
на свързаните почви.
За да се получи по-голяма плътност на пясъчната
възглавница, необходимо е тя да има коефициент на разнородност по-голям от 5.
Съдържанието на частици с размери от 0,1 – 2,0 мм трябва да бъде по-голямо от
50% от общата маса.
В заключение, материалите за изграждане на пясъчната
възглавница от пясъко-чакълена смес трябва да са
придружени с протокол от лабораторни изследвания, от които да е видно, че
коефициентът на разнородност е по-голям или равен на 5, количеството на
частиците с диаметър по-малък от 0,02 мм не надвишава 10% от общата маса и
съставът на материала удовлетворява условието на Терцаги
за филтрация. Най-горният пласт от земното платно, с дебелина 50 см, върху
който се полага пясъчната възглавница, трябва да има плътност от 95 - 100% от
максималната и напречен наклон 4 - 5%.
Неизпълнението на тези изисквания води до безпредметно
изразходване на средства и труд, а в някои случаи до влошаване състоянието на
земното платно.
Стабилността на откосите зависи най-вече от вида и
състоянието на изграждащите ги почви. Качеството на почвите, в които е
изградено земното платно, зависи от ъгъла на вътрешно триене, плътността,
влажността и други фактори, зависими от променящите се климатични условия в
района.
Главните причини за появата на деформации в откосите на
земното платно, под формата на свлачища, срутища или свличане на изкопи и насипи, са намаляване
съпротивлението на срязване, нарастване на свлачищните
сили под действието на повърхностни и подпочвени води, атмосферните изветрителни процеси, подмивното
действие на водите, подкопаването и др. Устойчивостта на откосите се
характеризира с коефициента на устойчивост. Той е резултат на отношението между
факторите на съпротивление и факторите на нарушаване на равновесието.
Коефициентът на устойчивост е променлива величина, свързана с метеорологични и
други условия. Когато коефициентът на устойчивост е по-малък от единица,
настъпва активизиране на деформациите. При к = 1,25 се създават условия за
нормална експлоатация. За предотвратяване на деформации в откосите на земното
платно е необходимо да се създаде устойчив наклон както на изкопите, така и на
насипите, оразмерен с най-неблагоприятните физико-механични параметри на
почвата и качествено уплътняване.
Имайки предвид голямата строителна стойност на прилаганите
“класически” противодеформационни мероприятия,
трудното изпълнение по време на експлоатация и голямата трудоемкост на
строителните работи, не трябва да се подценяват и новите методи и технологии за
укрепване на земното платно. Проведените с успех циментация,
торкретиране и анкерно
закотвяне на мрежи за ликвидиране на някои срутища,
срутващи се откоси и деформирали скални насипни откоси показват висока
технико-икономическа ефективност.
Освен това, трябва да се подчертае, че за да се постигне
достатъчна ефективност на противодеформационните
мероприятия, те трябва да се извършват в периоди на относителна стабилност.