Бергенжанова Гулим Рысказыевна

КУПС, г Алматы, Республика Казахстан

НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИИ КРИОГЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Образование пучин и просадок пути как основного вида криогенных деформаций грунтового подрельсового основания связано с явлением морозного пучения [2]. Увеличение объема грунта вызывается замерзанием и расширением воды, находившейся перед замерзанием между отдельными его агрегатами, а также поступившей (мигрировавшей) из нижележащих талых слоев. Постепенное нарастание в ходе промерзание мощности и количество ледяных включении в грунте приводит к поднятию рельсового пути. Если в результате пучении грунтов рельсовая колея поднимается таким образом, что возникающие искажения в профиле и по уровню не превышают допустимых значений по нормам содержания пути, то пучение считают равномерным. В определенных условиях не равномерность морозного пучения превышает эти допустимые значения и на пути образуются пучины. По внешнему виду их подразделяют на пучинные горбы, впадины, перепады, перекосные и односторонние пучины [1,3].

При оттаивании распученных грунтов земляного полотно вследствие их переувлажнения под воздействием подвижной нагрузки происходят просадки пути. Они характеризуются быстро протекающими неравномерными оседаниями и сдвижками рельсовой колеи, разжижением глинистого грунта с выплесками из-под шпал, выдавливанием масс этого грунта на поверхность с образованием бугров выпирания по оси пути, на обочинах или в междупутье или смещением откосов кюветов [4]. В результате указанных деформаций на основной площадке образуются неровности в виде балластных корыт и лож различной глубины.

Движение влаги в грунте в теплый период приводит к переувлажнению верхних слоев, уменьшению способности и устойчивости весной до момента окончание оттаивания, а также осенью, когда поток миграционной влаги направлен вверх и препятствует инфильтрации жидких осадков вглубь. Это способствует дальнейшему росту остаточных деформации грунтов подрельсового основания, проявлению сплывов и оползаний откосов.

Таким образом, криогенные деформации земляного полотна обусловленный изменениями температурно-влажностного режима грунтов годовом цикле в пределах деятельного слоя. Воздействуя на этот режим в необходимом направлении, можно уменьшить или полностью устранить неблагоприятные последствия.

Применяемые способы предупреждения возникновения криогенных деформаций используют в своей основе следующие принципы [1,3,5,]:

- укрепление грунтов, подверженных морозному пучению;

- осушение грунтов;

- замена морозоопасных грунтов в зоне промерзания;

- регулирование температурного режима грунтов.

Каждое из этих инженерных решений может быть осуществлено различными путями.

Укрепление грунтов подразделяют на глубинное и поверхностное. Методы глубинного укрепления основаны на инъектировании растворов, эмульсий или суспензий через буровые скважины под давлением, обжиге грунта, а также электрохимическом закреплений. Из применяемых методов поверхностного укрепления для предупреждения и устранения деформаций грунтового подрельсового основания могут быть использованы следующие: добавка и перемешивание с грунтом цемента, гранулированного шлака, зол уноса ТЭЦ, известии и других неорганических вяжущих; укрепление грунтов органическими вяжущими, такими как битум, деготь, обработка грунтов гидрофобными веществами, смолами и неорганическими соединениями; оптимальные и искусственные грунтовые смеси, гранулированные материалы и др.

Методы укрепления грунтов не получили широкого производственного внедрения на эксплуатируемых линиях [3]. Суммарная толщина слоя балластных материалов в связи с большим объемом выполненных подъемок пути здесь, как правило, превышает минимальную стандартную толщину балластной призмы и достигает 1метр и более. Для проведения работ по поверхностному укреплению грунта в этих условиях необходимо с учетом планировки основной площадки произвести срезку верхнего слоя на глубину около 1,5 м. После проведения всего комплекса работ по укреплению нужно, кроме того, обеспечить отвод воды с поверхности упрочненного слоя, что потребует дополнительного устройства дренажных сооружении. Однако, при большой трудоемкости работ эффективность поверхностного укрепления высокая. В сложных грунтовых и гидрогеологических условиях для предупреждения пластических деформаций успешно применены сборные железобетонные под балластные плиты, монолитные и другие конструкции.

Условия для глубинного укрепления грунтов земляного полотна на железных дорогах более благоприятные. Его можно проводить в движении поездов. Изученность ряда этих способов позволяет уже в настоящее время применять их на эксплуатируемом земляном полотне целях устранения криогенных деформаций.

Осушение грунтов земляного полотна как способ борьбы с пучинами и просадками традиционно широко используют на железных дорогах [2]. На интенсивность пучина образования влияет как грунтовые воды, так инфильтрующиеся тело земляного полотна атмосферные осадки. Для понижения уровня грунтовых вод или их перехвата сооружают углубленные кюветы, дренажи закрытого типа и лодки, а также производят раскрытие мелких выемок. Для осушения балластных лож и мешков устраивают поперечные дренажные прорезы и скважины. Для предотвращения проникновения поверхностных вод связные грунты земляного полотна осуществляют срезку балластных неровностей и гидроизолируют и основную площадку.

Для гидроизоляции основной площадки последние десятилетия применяют покрытия из различных природных и синтетических материалов [5]. Укладывают асфальтобетонные покрытия, битумасодержащие материалы или битум по специальной технологий, бризол, нейлоновую ткань, пропитанную поливинилхлоридом, хлоропреновый каучук и др. Из всего разнообразия гидроизоляционных материалов наиболее широко используют поливинилхлоридные пленки [4,5].

Замена морозоопасных грунтов является одним из трудоемких, но вместе с тем и наиболее надежным способом борьбы с пучинами [4]. Устройство противопучинных подушек на отечественных железных дорогах практикуют более века. В результате исследований уже в 30-е годы этого столетия были разработаны конструкции подушек и даны методики их расчета.

Регулирование температурного режима в борьбе с неравномерными морозными деформациями земляного полотна является перспективным в связи с возможностью уменьшения объемов земляных работ и толщины заменяемого слоя грунтов. С этой целью в противопучинных подушках используют материалы с более низкой теплопроводностью.

Для тепловой изоляции грунта применяют также другие природные и искусственные материалы: плиты из пенопластов или пену, изготавливаемую на месте работ; стиропор, перемешанный с цементом или добавками (стиропор - бетон); керамзит, обработанный битумом; минеральную вату; прессованный торф, кору и древесноволокнистые плиты [2,3]. Наибольшее распространение получила тепловая изоляция из пенопласта, значительно снижающая глубину промерзания.

Дефекты и деформаций являются следствием недоработок при проектировании земляного полотна, его защитных и укрепительных сооружений, при недостаточной защите грунтов земляного полотна от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов (оползней, селей, наводнений). В настоящей статье указано возможные виды криогенных деформаций и применяемые способы предупреждения возникновения криогенных деформаций. С помощью выше указанных способов и материалов можно разработать новые методы для устранения деформаций.

Литература

1) Железнодорожный путь /Т. Г. Яковлева, Н.И. Карпущенко, С.И. Клинов и др.; Под ред. Т.Г. Яковлевой. М.: Транспорт, 1999.

2) Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1987.

3) Основы устройства и расчетов железнодорожного пути /Т.Г. Яковлева, В.Я. Шульга, С.В. Амелин и др.; Под ред. С.В. Амелина, Т.Г. Яковлевой. М.: Транспорт, 1990.

4) Железные дороги. Общий курс: Учебник для вузов/М. М. Филиппов, М. М. Уздин, Ю. И. Ефименко и др.; Под ред. М. М. Уздина.—4-е изд., перераб. и доп.—М.: Транспорт, 1991.— 275 с.

5) Изыскания и проектирование железных дорог / Под ред. И.В. Турбина. М.: Транспорт, 1989.