Как современные материалы и умные решения позволяют построить долговечные дороги
Сегодняшнее развитие железнодорожного строительства требует широкого внедрения новых технологий, позволяющих реализовывать объекты быстрее, более экономически эффективно, технологично и экологично. Применение геосинтетических материалов для стабилизации каменных материалов и армирования грунта позволяет в полной мере обеспечить достижение данных целей. Продемонстрируем на реальных примерах то, какой эффект дают данные технологии при решении различных задач.
Несколько слов о самих технологиях.
Армирование
Армирование грунта напоминает армирование бетона. В обоих случаях геосинтетический материал и сталь воспринимают растягивающую нагрузку, разрушительную для грунта и бетона. Армируя тело, откосы и основание земляного полотна, мы повышаем его устойчивость.
Механическая стабилизация
В то же время механическая стабилизация щебня больше перекликается с работой цемента, который лишает частицы смеси возможности перемещаться под действием нагрузки. Ведь желание замедлить перемешивание, разуплотнение и истирание частиц балласта – это первое, что приходит на ум с точки зрения увеличения его срока службы.
Щебень, заклинившийся в плоских жёстких ячейках, уже не сдвинется даже от прохода миллионов колёс. Как и вышележащие частицы, надёжно упирающиеся в него. Подобно башмаку для колеса, ребро георешетки безо всяких усилий надёжно останавливает щебень.
И хотя механическая стабилизация балласта способна замедлить осадку РШР в три раза и снизить истираемость щебня в 5 раз (на схеме ниже показаны результаты испытаний на осадку на участках пути до и после укладки георешётки Tensar), эта технология имеет столько же противников, сколько и сторонников. Основной аргумент против – это затруднение очистки балласта и повреждение геосинтетика при подбивке.
Однако современные путевые машины способны соблюдать высокую точность глубины работы, что позволяет им избегать контакта с георешёткой и несколькими рядами заклинившихся в них щебёнок. Которые, к слову, ни в очистке, ни в подбивке не нуждаются.
Повышение осевых нагрузок и скоростей движения диктует необходимость устройства защитных слоёв из щебёночно-песчаных смесей, чтобы облегчить работу грунта земполотна. И толщина его по расчёту может достигать 1 м.
Применение георешётки, стабилизирующей щебенки, помогает до двух раз сократить расход ЩПС! К примеру, для СШХ это дало бы экономию в 1,5 млн руб. на 1 км пути. Такая конструкция была применена на перегоне Саблино – Тосно, и она отлично показала себя как при испытаниях статическим штампом и нагрузочным поездок, так и в эксплуатации. Схема примененной конструкции показана ниже.
В Минске и Иркутске механическая стабилизация позволила успешно решить проблему с дефектами покрытия вблизи трамвайных путей.
Такая конструкция лучше справляется с вибрацией, а также создаёт равнопрочное основание для вышележащих слоёв.
Участки слабого основания
Пожалуй, самым ярким примером является строительство на слабых грунтах. Там, где насыпь идёт по болотам, обводнённым суглинкам или оттаивающим многолетнемёрзлым грунтам и т.п., зачастую под земляное полотно требуется устройство свайных полей или глубокая замена грунта.
Для решения таких задач существует прекрасно зарекомендовавшая себя технология сотового геоматраса – это конструкция из связанных между собой ячеек одноосной и гексагональной георешёток, формируемых непосредственно на слабом грунте и заполненных каменным материалом. Сотовый геоматрас формирует жёсткую платформу высотой 1 м в основании насыпи, которая выравнивает и снижает величину осадки, предотвращает выпор слабого грунта основания, повышает его несущую способность, позволяя ускорить скорость отсыпки грунта.
Платформа из георешётки со щебнем работает как жёсткая плита, выравнивая распределение нагрузки и, соответственно, осадку. В процессе отсыпки земполотна слабый грунт уплотняется, и в итоге мы получаем устойчивую насыпь на консолидированном основании. Схематичное изображение применяемой технологии показано ниже:
При этом объём земляных работ значительно сокращается по сравнению с заменой грунта, а если сравнивать со сваями, то сотовый геоматрас оказывается в 5 раз дешевле. Решение подходит как для нового строительства, так и реконструкции железнодорожных путей.
К примеру, в ходе строительства соединительного пути Усольского калийного комбината отказ от замены слабого грунта под насыпью в пользу армирования основания георешётками дал экономию в 500 млн руб.
ИССО – армогрунтовые системы
Возведение искусственных сооружений – дорогостоящая и затратная по времени часть инфраструктурного строительства. Современной альтернативой железобетонным конструкциям является армирование грунта геосинтетическими материалами. На схеме ниже армогрунтовая конструкция показана справа.
Армогрунтовые системы на 20–40% дешевле железобетонных, не требуют высокоспециализированных специалистов для возведения, а также обладают повышенной устойчивостью к сейсмике. Облицовка из мелкоштучных блоков эстетична и хорошо вписывается в любой ландшафт. На фото ниже – армогрунтовая стена вблизи г. Каменногорска в Ленинградской области с облицовкой из мелкоштучных блоков, которая гармонично вписана в окружающий ландшафт.
Однако армогрунтовые стены могут иметь различную облицовку, даже самую необычную. Хорошим примером служит устройство армогрунтового блока на Северо-Кавказской железной дороге, где армогрунтовый блок поддерживает второй путь, а облицовкой ему служит волноотбойный экран из стекловолокна. Наверняка некоторые из вас видели эту интересную конструкцию, когда отдыхали а Туапсе. Ниже показана схема данного армогрунтового блока.
Когда же речь заходит об устоях мостов, то устой диванного типа, в котором пролётное строение опирается на армогрунт, возводится за недели и на 50% сокращает стоимость искусственного сооружения. На схеме ниже армогрунтовый устой диванного типа расположен справа.
Применение геосинтетических материалов сегодня уже сложно назвать инновационным, так как в российском транспортном строительстве они успешно и широко применяются более 20 лет. Но железнодорожное строительство достаточно консервативно и пока не использует в полной мере те преимущества, которые предлагает данная технология в виде сокращения стоимости работ, их ускорения и снижения влияния на окружающую среду. Будем надеяться, что со временем данные технологии в железнодорожном строительстве будут применяться чаще и мы сможем рассказать о новых интересных объектах.
Статья опубликована на транспортном портале Гудок.ру.