Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ

Изобретение относится к технологиям ремонта балластной призмы железнодорожного пути, в том числе и на скоростных и особо грузонапряженных участках, при котором производят замену старого щебня на новый щебень с измененным, по сравнению со старым щебнем, гранулометрическим составом и повышенными прочностными характеристиками.

Известен способ восстановления балластного слоя железнодорожного пути в котором удаляют старый щебень, расчищая земляное полотно, насыпают на последнее защитный слой балласта, включающий в себя песок, уплотняют его и насыпают на указанный слой новый щебень, причем по меньшей мере часть старого щебня измельчают и отсыпают его на земляное полотно как часть защитного слоя (патент РФ №2086723, МПК: Е01В 27/00, опубл. 10.08 1997 г.) - аналог.

Недостатком известного решения является недостаточная долговечность восстановленной балластной призмы, в связи с использованием щебня без повышения его прочностных характеристик по сравнению со старым щебнем.

Известен способ санирования нижнего слоя балластной призмы рельсового пути, в котором старый щебень удаляют послойно за два приема, после удаления каждого слоя на оставшийся слой старого щебня или земляное полотно опускают рельсовый путь и поднимают его перед последующим удалением старого щебня и перед укладкой материала защитного слоя. Первый слой старого щебня после его удаления измельчают и накапливают для использования его в качестве материала защитного слоя (патент РФ №2102550, МПК: Е01В 27/11, опубл. 20.01.1998 г.) - аналог.

Недостатком известного решения является то, что при формировании балластной призмы не используется старый щебень, что увеличивает расход нового щебня и приводит к снижению производительности работ.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение долговечности и надежности работы восстановленной балластной призмы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе восстановления балластной призмы послойно за два приема вырезают старый щебень ниже постели шпалы на глубину II, причем первый слой старого щебня вырезают на глубину H₁=(1-(0,3÷0,5)/α) Н, второй слой старого щебня вырезают на оставшуюся глубину, старый щебень второго слоя подвергают очистке и сортировке, после чего возвращают в нижний слой балластной призмы, уплотняют старый щебень и досыпают на него в два приема новый щебень, уплотняют каждый слой нового щебня и формируют верхний уплотненный слой балластной призмы глубиной Н₂=(0,5÷0,7)Н, где α - доля в объеме старого щебня частиц размером 30÷60 мм, а Н - общая глубина, на которую вырезают старый щебень.

Способ, характеризующийся тем, что при сортировке второго слоя старого щебня удаляют частицы размером менее 30 мм и более 60 мм.

Способ, характеризующийся тем, что каждый отсыпаемый слой щебня балластной призмы уплотняют последовательным воздействием рабочих органов выправочно-подбивочно-отделочной, выправочно-подбивочно-рихтовочной машин и динамического стабилизатора.

Заявляемый способ конкретизирован на фиг. 1 и 2, где представлена балластная призма в разрезе.

При восстановлении балластной призмы щебень вырезают на глубину Н послойно за два приема, при этом первый слой 1 старой балластной призмы старого щебня удаляют и не используют в дальнейшем, а второй слой 2 подвергают очистке и возврату в нижний слой балластной призмы 3 (фиг. 2) с последующим уплотнением. После чего на нижний слой 3 досыпают новый щебень 4 и 5 и уплотняют послойно за два приема, формируя верхний уплотненный слой Н₂.

Перед началом работ по снятию и очистке старого щебня определяют степень пригодности щебеночного балласта лежащего в пути для повторного использования с новым щебнем (в смеси или послойно). Степень пригодности определяется по основным прочностным характеристикам - величина потери массы после испытаний на сопротивление щебня удару на копре ПМ, марка по истираемости (Иσ) и морозостойкость.

В соответствии с Техническими условиями на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути (утверждены вице-президентом ОАО «РЖД» 18 января 2013 г., №75 р) на скоростных и особо грузонапряженных линиях предусмотрено использование щебня по ГОСТ Р 54748-2011 фракционного состава 30-60 мм, со следующими характеристиками: допустимая величина потери массы при испытаниях на истираемость в полочном барабане 12-15% от общей массы, морозостойкость 300F, величина потери массы щебня при испытаниях на копре ПМ не более 4% общей массы щебня, плотность не менее 2,4 г/см³. Старый щебень по ГОСТ 7392-2002 ранее используемый на скоростных и особо грузонапряженных линиях имеет фракционный состав 25-60 мм и следующие показатели: величина потери массы щебня в полочном барабане до 25% от общей массы; сопротивление удару при испытаниях на копре ПМ - более 75, морозостойкость до 200F, плотность 2,4 г/см³.

Перед вырезкой старого щебня берутся пробы для определения вышеуказанных параметров и доли частиц щебня размером 30-60 мм (α) в объеме анализируемых проб. После чего послойно за два приема вырезают старый щебень ниже постели шпалы на глубину Н, которая зависит от Н₁ и Н₂. Коэффициенты 0,3 и 0,5 в вышеприведенной формуле для определения глубины H₁ вырезки первого слоя старого щебня зависят от глубины Н₂ уплотненного слоя нового щебня в восстановленной балластной призме. При этом коэффициенты, входящие в формулу для определения Н₁, выбираются исходя из следующего: верхний предел «0,5» - когда величина потери массы при испытаниях на истираемость в полочном барабане старого щебня не более чем на 40÷50%, превышает этот показатель для нового щебня. Нижний предел «0,3» - в случае, когда этот показатель для старого щебня более чем на 40÷50% превышает аналогичный показатель для нового щебня.

Второй слой старого щебня вырезают на оставшуюся глубину (Н-H₁), старый щебень второго слоя подвергают очистке и сортировке с оставлением для дальнейшего использования фракции 30-60 мм, после чего возвращают его в нижний слой балластной призмы, уплотняют старый щебень и досыпают на него в два приема новый щебень. Уплотняют каждый слой нового щебня и формируют верхний уплотненный слой балластной призмы глубиной Н₂=(0,5÷0,7)Н.

При увеличении расстояния по глубине (толщине) балластного слоя от постели шпалы напряжения в щебне от действия поездной нагрузки снижаются, что приводит к меньшему истиранию лежащих ниже частиц щебня и повышению их долговечности. Вследствие этого целесообразная оптимальная глубина старого очищенного щебня, обеспечивающая повышение долговечности балластной призмы при использовании очищенного старого щебня в новой балластной призме 0,5Н и, следовательно, новый щебень укладывается также на глубину не менее 0,5Н, а максимальный предел 0,7Н ограничен технико-экономическими факторами и принимается в случае, когда величина потери массы старого щебня при испытаниях на истираемость более чем на 50% превышает аналогичный показатель для нового щебня. При значениях превышающих 0,7Н для упрощения технологии работ и повышения производительности более эффективно производить полную вырезку и удаление старого щебня, а балластную призму формировать из нового щебня.

Новый щебень добавляют и уплотняют в два приема исходя из того, что при общей глубине вырезки старого щебня до 500 мм в уплотненном состоянии толщина уплотненного слоя из нового щебня составит Н₂=250÷350 мм, а в разрыхленном состоянии H₂ ^I≈320÷450 мм. Уплотнение слоев щебня такой толщины малоэффективно т.к. невозможно достичь степени уплотнения, близкой к предельной (0,21÷0,22 по относительной осадке).

Для повышения степени уплотнения, а следовательно, долговечности и надежности работы балластной призмы, новый щебень добавляют и уплотняют в два приема, формируя общий слой нового щебня из двух слоев толщиной 160÷225 мм в рыхлом состоянии, что обеспечивает возможность достижения степени уплотнения по относительной осадке, близкой к предельному значению.

Для оптимизации результата каждый отсыпаемый слой щебня 4 и 5 балластной призмы уплотняют известными способами с последовательным воздействием рабочих органов выиравочно-подбивочно-отделочной, выправочно-подбивочно-рихтовочной машин и динамического стабилизатора.