Тема 9 баластовий шар

ТЕМА № 9 «баластовий шар»

Призначення і вимоги, що пред'являються до баластної шару

На залізницях застосовуються два принципово різних типи залізничної колії: з баластними шаром і безбаластних.

Сфери раціонального застосування шляху безбаластного типу обмежуються нешаткою нижнім будовою шляху - штучними спорудами (металеві мости, переважно великі, тунелі, естакади).

Баластний шар повинен:

сприймати тиск від шпал (брусів на стрілочних переводах) і розподіляти його практично рівномірно на якомога більшу площу земляного полотна;

забезпечувати стабільне проектне положення рейкошпальної решітки в процесі експлуатації;

забезпечувати можливість виправки колії в профілі і плані за рахунок баластного шару (підбиттям, рихтуванням) для компенсації неминучих залишкових деформацій;

швидко відводити воду з баластної призми і з основного майданчика земляного полотна, перешкоджати перезволоження і пересихання верхнього шару грунту земляного полотна, втрати ним несучої здатності (навесні) і пученію (взимку);

брати участь у формуванні оптимальної пружності підрейкові підстави, особливо при залізобетонних шпалах;

мати низьку електропровідність, що забезпечує нормальну роботу рейкових кіл автоблокування незалежно від погодних умов.

Баластні матеріали. Загальні відомості.

Баластні матеріали за походженням, розмірами частинок, їх формі і способам обробки поділяються на щебеневі, азбестові 1. гравійні та піщано-гравійні. Раніше застосовувалися також піщаний і черепашкові баласти.

Баластні матеріали, що задовольняють встановленим технічним вимогам і нормам, використовуються для укладання в дорогу або безпосередньо з кар'єрів (гравійні та піщано-гравійні) або відвалів (азбестовий баласт), або після обробки на спеціалізованих заводах, яка полягає в дробленні скельних порід або валунів до встановлених розмірів, відсівання дрібних і забруднених частинок, промиванні і додаванні подрібнених частинок (щебеневий баласт).

До баластовим матеріалів пред'являються різні, часом суперечливі вимоги:

бути твердим і міцним (зносостійкість) і одночасно пружним (амортизаційна здатність);

бути досить великим (стабільність положення рейкошпальної решітки) і одночасно дрібним (рівна опорна поверхня під шпалами);

мати зерна форми, близької до кубічної (поліпшується зносостійкість зерен і розподіляє здатність призми, але одночасно знижується її загальна несуча здатність: призма "розповзається" під навантаженням);

містити зерна витягнутої форми (лешадние або голчасті), прошіваю-

щие і розклинюючі баластовий шар (підвищується стійкість призми), але одночасно мають підвищену ламкість під навантаженням (ростуть опади).

Відповідно до ГОСТ 7392-85 для баластування головних колій залізниць загального користування застосовується щебеневий баласт фракцій 25-60 мм 2.

Щебінь з природного каменю отримують дробленням гірських порід. В за-

1 В ТУ 32 ЦП-782-92 азбестовий баласт названий сумішшю піщано-щебеневої з відсіву дроблення серпентінітов для баластного шару залізничної колії 2 Раніше для баластування головних шляхів застосовувався також щебінь фракцій 25-50 мм і 25-70 мм.

менше 50% по масі).

До щебеню пред'являються вимоги за наступними показниками:

за зерновим складом - кількість зерен крупніше верхнього номінального розміру (60 мм) от60 до 70 мм обмежується 5% по масі, а понад 70 мм - не допускається; зерен дрібніше нижнього номінального розміру (25 мм) не більше 5%. в тому числі частинок розміром менше 0,16 мм - 1,5% по масі;

по міцності - як цього показника прийнята стираність (втрата в масі.%, при випробуванні в поличному барабані типу кульового млина) або опір удару (в умовних одиницях при випробуванні на копрі ПМ). Для баластного шару шляхів 1-3-го класів повинен застосовуватися тільки щебінь твердих порід марки И20 (буква "І" - стираність, цифра --20% втрати по масі) або У75 (буква "У" - удар, цифра - умовні одиниці по копрових випробувань). На шляхах 4-5-го класів може застосовуватися щебінь середньої твердості марки И40 або У50;

за змістом зерен слабких порід - допускається не більше 10% по масі зерен з межею міцності на стиск у насиченому стані менше 20 МПа;

по морозостійкості - в залежності від кількості циклів заморожування і відтавання зразків щебеню без руйнування щебінь підрозділяють на марки (ГОСТ 8267-82) Мр350 або Мрз25 (з дозволу Державної адміністрації залізничного

Електроізоляційні властивості щебеню характеризуються величиною електричної провідності насиченого розчину, утвореного при розчиненні подрібненого щебеню в дистильованої воді.

Щебеневий баласт, приготований з міцних магматичних порід * граніти, габро, діорити, сиеніти (глибинні породи), діабази, базальти (ізлівшіеся породи) +, є кращим з сучасних баластних матеріалів завдяки довговічності, високою опірності опадів шпал і їх зсувів в горизонтальній площині, хорошим дренирующим, пружним і електроізоляційним властивостями щебеневої призми. У той же час застосування на ряді ділянок експлуатованих ліній щебеню низької якості з слабких осадових порід (вапняки, доломіт, пісковики), особливо при залізобетонних шпалах, неефективно через швидке зношення і подрібнення такого щебеню, втрати ним дренуючих властивостей, освіти виплеск. З цієї причини укладання в балластную призму на шляхах 1-3-го класів змішаного щебеню різних порід і міцності не допускається.

В даний час введені додаткові вимоги до щебеню баластування колій 1-3 класів, в тому числі за змістом плоских частинок, частинок з наднормативними розмірами і ін. Також введена обов'язкова перевірка гранулометричного складу щебеню на базах колійних машинних станцій.

Відповідно до ТУ 32 ЦП-782-92 для баластування головних шляхів всіх класів 3 і станційних колій може застосовуватися суміш піщано-щебенева з відсіву дроблення серпентінітов. Це рядові, незбагачені відходи азбестового виробництва концерну "Азбест" (Баженовское родовище азбесту). Зерновий склад суміші при пропуску її через контрольні решета повинен знаходитися в наступних межах табл. 9.1:

Таблиця 9.1 Зерновий склад азбестового баласту

Зерна серпентініта розмірами від 5 до 10 мм випробовуються на міцність (стираність) і морозостійкість і повинні мати марки: образотворчого мистецтва (втрата маси в поличному барабані до 30%) і М рз 25 (25 циклів заморожування-оттаіва- ня). Крім того, в суміші не повинно бути шматків глини, грунту та інших домішок.

У азбестовому баласті ( "суміші." По ТУ 32 ЦП-782-92) завдяки волокнам азбесту після зволоження і ущільнення між зернами гірської породи утворюються міцні структурні зв'язки, а по поверхні призми - кірка, що не проникний для атмосферної води і засорітелей.

У 70-80-х роках мало місце широке застосування азбестового баласту, укладання якого вважалася раціональної повсюдно, навіть при дальності візки 2-3 тис. Км і більше. Значна частина протягу головних шляхів (

1/3) виявилася покладеної на азбестовому баласті. В даний час працездатність цього баласту на багатьох ділянках шляху виявилася вичерпаною через його граничного забруднення. Такий баласт доводиться вирізати і замінювати щебеневим.

3 Застосування азбестового баласту в верхньому шарі баластної призми на швидкісних лініях (v> 140 км / ч) не допускається

Азбестовий баласт можна вважати перспективним матеріалом для баластування головних шляхів з наступних причин:

очищення та його повторне використання в дорозі (на відміну від щебеню) неможливі, необхідні трудомісткі вирізка і вивезення забрудненого суміші;

при великій кількості пилуватих частинок (менше 0,16 мм більше 10%). а також при недостатньому вмісті волокон азбесту (менше 1%) і товщині під шпалою менше 20 см азбестовий баласт працює незадовільно;

необхідність поховання величезних обсягів забрудненого азбестового баласту, що відслужило свій термін і вирізуваного з шляху при капітальному ремонті з заміною щебенем, становить серйозну екологічну проблему;

санітарні норми вимагають, щоб всі види робіт з азбестовим баластом (погрузка-вивантаження, кладка в шлях, підбиття) проводилися з обов'язковими заходами, на правління на зниження його цвітіння, які важко і рідко здійсненні на практиці (між тим вдихання дрібних волокон азбесту небезпечно для здоров'я

У зв'язку з викладеним застосування азбестового баласту в останні роки обмежується ділянками шляху з інтенсивним засміченням сипучими вантажами, а також в зоні родовища (Урал)

Гравійний і гравійно-піщаний баласт. В

Відповідно до ГОСТ 7394- 85 гравійний і гравійнопесчаний баласт застосовується на станційних, під'їзних і з'єднувальних коліях, а також в якості подушки під всі види баластів (щебеневий, азбестовий); допускається також баластування головного шляху 4-го класу.

Залежно від зернового складу природного піщано-гравійної суміші, що утворилася в результаті

Мал. 9.3 Шлях на піщаному баласті

природного руйнування гірських порід, баласти поділяють на гравійний і гравійно-піщаний.

Пісок, який використовується для піщаної подушки, повинен бути дренирующим і мати коефіцієнт фільтрації Кф> 0,5 м / сут.

Слід зазначити, що від якості і стану баластного шару залежить інтенсивність росту залишкових деформацій шляху і обсяги виправочн робіт. У той же час на українських дорогах саме баластовий шар є найбільш запущеним елементом верхньої будови колії. Причиною цього є низька якість очищення баласту і порушення ГОСТу на новий щебінь (в основному за змістом фракцій менше 25 мм). У передових країнах здійснюється навіть промивка щебеню перед укладанням в шлях

ПОПЕРЕЧНІ ПРОФІЛІ баластної призми. КОНСТРУКЦІЇ баластної призми.

По конструкції розрізняють баластні призми: одношарові (з будь-яких баластних матеріалів, крім щебеневого): двошарові (щебеневий і азбестовий баласти поверх піщаної або гравійно-піщаної подушки); тришарові (азбестовий баласт поверх щебеневої призми на піщаній подушці, або при наявності розділового шару з сучасних геоматеріалов).

Призначення баластної (зазвичай піщаної) подушки: запобігати засмічення щебеню грунтом основного майданчика земляного полотна; охороняти грунт від розрідження (навесні), пересихання і розтріскування (влітку).

Типові поперечні профілі баластної призми на прямих і кривих ділянках колії наведені на рис. 9.4-9.5, а розміри призми в табл. 9.2.

Ухил укосів призми повинен бути не крутіше 1: 1,5, а піщаної подушки - 1: 2.

При будь-якої конструкції баластної призми (незалежно від числа шарів) сумарна товщина баласту під шпалою повинна бути достатньою, щоб уникнути пластичних деформацій грунту основного майданчика земляного полотна. Для одностороннього призмі загальна товщина баласту під шпалою повинна бути не менше суми товщини баластної подушки (20 см), і відповідної кожному класу шляху товщині баласту під шпалою (див. Табл. 12.2).

При тришарової баластної призми товщина шару азбестового баласту під шпалою у всіх випадках повинна бути 20 см, а товщина щебеневого шару визначається відповідним розміром, узятим з табл. 1.10 і зменшеним на фактичну товщину азбестового шару. У табл. 9.2 норми товщини баласту вказані в щільному стані.