Повышение несущей способности подбалластного слоя железной дороги

Эксплуатационные характеристики железнодорожного пути зависят не только от качества колеи, но и от несущей способности земляного полотна, находящегося под ним. Между тем две трети эксплуатируемых железных дорог в нашей стране пролегают по мягким глинистым грунтам. Именно поэтому большую актуальность представляет собой проблема укрепления подбалластного слоя железной дороги.

Повышение несущей способности подбалластного слоя железной дороги

Динамическая нагрузка, возникающая вследствие прохождения по участку пути железнодорожного состава, передаётся на так называемую основную площадку. Она равномерно распределяет нагрузку по нижележащим слоям грунта, где она рассеивается, не причиняя вреда функциональным элементам железной дороги. Так происходит, когда основная площадка находится в надлежащем техническом состоянии. Но, к сожалению, очень часто она подвергается различного рода деформациям, таким как балластные ложи, карманы и мешки. Все эти деформации сопровождаются размягчением глинистого грунта и постепенным его вытеснением из балластной призмы. Если присмотреться, его часто можно увидеть в промежутках между шпалами, куда он практически выплёскивается в процессе движения тяжёлых товарных составов.

В результате многочисленных штамповых испытаний грунта и исследований характеристик эксплуатируемых фракционных материалов был разработан технический регламент по предупредительному ремонту опасных участков железнодорожного пути. Данный регламент предусматривает внедрение в балластную призму и подбалластные слои геотекстиля — прочного геосинтетического материала, сотканного из полиэфирных/полипропиленовых волокон. Однако на практике, к сожалению, этот материал не всегда справляется с возложенными на него функциями. В местах, где динамическое воздействие от проезжающих составов проявляется особенно интенсивно, ликвидировать первопричину деформации балластной призмы с помощью геотекстиля не всегда представляется возможным. В таких ситуациях на помощь приходят георешётки — полимерный геоматериал с трёхмерной ячеистой структурой, образованной путём скрепления плоских синтетических лент.

Преимущества георешёток, нашедшие применение в железнодорожном строительстве:

  • модульная структура, внешне напоминающая форму сот, многократно повышает сцепление материала с укрепляемым грунтом;
  • метод укладки материала мало чем отличается от метода укладки нетканого геотекстиля, широко известного в железнодорожном строительстве;
  • эксплуатационный период материала составляет порядка ста лет, что позволяет существенно увеличить срок между капитальными ремонтами полотна.

Вклад геоматериалов в качество и безопасность железных дорог

Вклад геоматериалов в качество и безопасность железных дорог

Для безопасного следования поездов по железнодорожному пути его подрельсовое основание должно иметь одинаковую упругость на всём своём протяжении. Только это условие может гарантировать устойчивость к деформациям и долгую беспроблемную эксплуатацию железнодорожной магистрали.

Добиться равномерной упругости помогают полимерные геоматериалы, а именно, георешётки с трёхмерной ячеистой структурой. Их армирующие и разделяющие свойства неоднократно доказывали свою эффективность при испытаниях дорожных одежд. Кроме того, их часто включают в инженерную структуру всевозможных архитектурных объектов ещё на этапе проектирования искусственных оснований. Не меньший вклад они способны внести и в строительство качественных и безопасных железных дорог.

Армирующие свойства георешётки

В отличие от геотекстиля, георешётка имеет объёмную ячеистую структуру, что позволяет ей намного лучше удерживать заполняющий её грунт от смещения. Не менее эффективно справляется со своими задачами и двуосная экструдированная георешётка. Её двухмерная структура, которую при проектировании искусственных оснований можно счесть за недостаток, в данном случае выступает в роли преимущества. Она позволяет укладывать полимерный геоматериал в несколько слоёв, в результате чего нагрузка распределяется по грунтовому основанию ещё более равномерно. Кроме того, строительные инженеры могут увеличивать или уменьшать количество слоёв в зависимости от загруженности участка железной дороги.

Разделяющие функции георешётки

Разделение слоёв — эффективный способ повысить несущую способность подбалластного слоя железной дороги. Этот приём впервые начал применяться дорожно-строительными инженерами при расчете дорожных одежд. Очень скоро он перекочевал и в железнодорожную отрасль, так как позволял проектировать легкие насыпи, сравнимые по прочности и несущей способности с жёсткими основаниями из бетона и стали.

Применение полимерных геоматериалов при строительстве железных дорог

По мере прохождения тяжёлых товарных составов по рельсовым нитям на балластный и подбалластный слои передаются существенные динамические нагрузки. Эти нагрузки становятся причиной перемешивания разнофракционных слоёв, отчего эксплуатационные характеристики железнодорожного пути существенно снижаются. Противостоять этому можно одним способом — разделив слои искусственным геоматериалом.

Плоские георешётки прекрасно справляются с разделением разнофракционных слоёв, предотвращая их перемешивание даже под действием сильных динамических нагрузок. Использование полипропиленового либо полиэфирного гранулята в качестве исходного сырья позволяет добиться высокой плотности изделия и его невосприимчивости к агрессивным средам.

Заключение

Применение полимерных геоматериалов с целью повышения несущей способности подбалластного слоя железной дороги даёт отличные результаты. Плоские и объёмные георешётки позволяют создавать легкие насыпи, не уступающие по долговечности даже жёстким основаниям из стали и бетона. Разделяющая и армирующая функции существенно продлевают эксплуатационный срок железнодорожных путей и могут быть реализованы за счёт лёгких, компактных и недорогих геоматериалов.