Щебень является важнейшим элементом железной дороги. Особенно важна его толщина под шпалой, а точнее, толщина под шпалой в месте, над которым крепится рельс.
На железной дороге нормируется минимальная толщина щебня под шпалой. Поскольку на кривых участках пути за счет щебня устраивается возвышение наружного рельса, то в кривой принято оценивать минимальную толщину щебня под внутренним рельсом. Схема приведена ниже.
На прямых участках рельсошпальная решетка не наклонена, однако может быть наклонена основная площадка земляного полотна, из-за чего толщина щебня под одним рельсом может не совпадать с толщиной под другим рельсом.
Важно учитывать эти схемы в то время, когда мы все услышали новость об уменьшении нормативной толщины щебня под шпалой в связи с выходом нового нормативного документа СП 119.13330.2024, который начал действовать всего 2 месяца назад. Я уже встречал комментарии и мнения, что это последствия «оптимизации», «откаты чиновников», «какие-то коррупционные схемы» и тому подобные громкие эмоциональные заявления людей, которые и не пробовали разбираться, почему так случилось. Однако, к сожалению, к этому нормативному документу не приводятся разъяснения, с чем связано уменьшение толщины щебня, поэтому я решил в первом приближении разобраться самостоятельно и стал читать документ.
Я в очередной раз напомню, что этот документ распространяется на реконструкцию, новое строительство и капитальный ремонт железных дорог общего пользования (РЖД, Крымская железная дорога, Железные дороги Якутии). Но не распространяется на текущее содержание пути. Это не значит, что все сразу бросились заменять щебень на всех дорогах, и тем более этот документ не имеет отношения к путях необщего пользования (к частным железным дорогам предприятий).
Итак, ниже я представил сравнительную таблицу нормируемой толщины щебня до 2024 года и после. Из неё можно увидеть, что действительно минимальная толщина щебня уменьшилась как минимум на 5 см, а на IV категории - на 10 см.
Также в примечаниях можно видеть, что минимальная толщина уменьшена на целых 15 см, если под верхним строением пути будет устроен защитный слой. Например, если рассматривать особогрузонапряженную категорию, а это Байкало-Амурская магистраль, там сейчас, как вы знаете, строят 2 пути и используют этот нормативный документ, то при выполнении защитного слоя можно насыпать 30 см щебня под шпалой вместо 45 см.
Как вы могли заменить V категория исключена. На канале я уже затрагивал эту тему
Немного про защитный слой
Защитный слой - это дополнительный слой, который насыпается на насыпь или выемку. А уже на защитный слой сыпется щебень. Этот слой придуман для уменьшения морозного пучения, ведь насыпь или выемка может быть сложена из плохо пропускающих воду грунтов, в котором может замерзнуть вода. А защитный слой как раз сооружается из хорошо пропускающих воду грунтов, как в принципе и щебень. В них вода не задерживается и уходит прочь.
Защитный слой и ранее устраивали при большей толщине балласта. На самом деле толщина щебня тоже защищает земляное полотно от морозного пучения, так что уменьшение «теплоизоляционного слоя» выглядит нелогично. А всё потому, что, вероятно, в уменьшении толщины сыграла 2-я функция защитного слоя, так как защитный слой - это надёжный способ укрепить основную площадку земляного полотна. Дополнительный слой, который насыпается поверх основной площадки, придаёт ей необходимый штамповый модуль деформации. Этот показатель характеризует сжимаемость грунта и позволяет оценить его устойчивость к нагрузкам.
Посмотрите, как идет распределение давления в верхнем строении пути. Чем толще толщина щебня, тем более равномерно распределяется давление на основную площадку. Сильное уменьшение нормативной толщины щебня под шпалой с 45 см до 30 см может быть связано с включением в расчет защитного слоя, что может увеличить модуль упругости подрельсового основания и, как следствие, уменьшением напряжений на основной площадке земляного полотна.
Очень сложно рассуждать об этом, так как у меня нет данных, подтверждающих эту теорию, а посчитать я не могу, так как модуль упругости - величина, которая определяется экспериментально. Более подробно об этой величине вы можете узнать в этой статье.
А что с уменьшением без защитного слоя, то есть с 45 см до 40 см?
В приведенной таблице сравнения изменений по толщине щебня можно увидеть, что в случае отсутствия защитного слоя на пассажирской категории изменения не произошли, как было 40 см, так и осталось. Но вот, например, на особогрузонапряженной категории изменения есть. Толщина изменилась с 45 см до 40 см. При этом авторы нормативного документа изменили крутизну откоса щебеночной призмы с 1:1.5 до 1:1.75. Позвольте вам представить на приведенной ниже схеме. Правая часть новая.
Мы можем заметить, что в новой конструкции при уменьшении толщины щебня увеличилась площадь площадки опирания. Это очень хорошо для усиления устойчивости бесстыкового пути, так как призма увеличивается со стороны торцов шпал. Но вот напряжения на основной площадке под рельсами увеличатся.
Смотря на схемы, сложно сказать, экономится ли щебень в новой конструкции, поэтому я посчитал и скажу, что да, экономится. В случае горизонтальной основной площадки на каждый 1 км пути теперь будет уходить на 7,2% щебня меньше, а при наклонной площадке - на 6,4% щебня меньше.
В любом случае ждем официальных заявлений от авторов нормативного документа. Сейчас готовится изменение №1, а также говорили, что, возможно, выйдет разъяснения в виде приложения уже к Новому Году.