ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ И СПОСОБ ЕГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК E01B2/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к верхнему строению железнодорожного пути.

Известно при сооружении высокоскоростных и грузонапряженных железнодорожных линий используют балластную и безбалластную конструкции верхнего строения пути, в которых несущий слой помещен в железобетонный (ж/б) блок (1, 2).

Известна конструкция верхнего строения пути, состоящая из ж/б блока с балластом для регулирования положения рельсошпальной решетки в процессе сооружения пути с последующим закреплением балластного слоя вяжущим, что исключает выправку пути при эксплуатации (5).

Наиболее близким по технической сути решением является конструкция верхнего строения пути основания, представляющая собой железобетонный блок, выполненный в виде плиты с бортами. На плиту по слою щебеночного балласта уложена рельсошпальная решетка (4).

Недостаток вышеуказанной конструкции с одним слоем балласта заключается в том, что в условиях резкого изменения вибровоздействий от подвижного состава происходит сепарация балласта и изменение его фильтрующих свойств.

Известный способ сооружения верхнего строения железнодорожного пути содержит следующие основные операции; укладка балластного слоя с уплотнением, укладка шпал на спланированную поверхность балласта, укладка рельсов, засыпка межшпального пространства, выправка пути, а также известен способ сооружения верхнего строения железнодорожного пути, содержащий укладку рельсошпальной решетки, балластировку, подъемку, уплотнение балласта под шпалами и выправку пути (5).

Наиболее близким по технической сути решением является способ сооружения верхнего строения железнодорожного пути, заключающийся в том, что при строительстве пути на подготовленном земляном полотне сооружают ванну из армированного монолитного бетона U-образного сечения, укладывают рельсошпальную решетку на уплотненный балласт. После выправки пути балласт заполняют растворной суспензией для образования жесткой балластной постели (А).

Недостатками выше указанных способов сооружения верхнего строения пути являются их многооперационность, осуществляемых в полевых условиях с ограниченными возможностями контроля качества, высокая трудоемкость и энергоемкость, а также потребность в больших перерывах в движении поездов.

Техническими результатами при использовании предлагаемого изобретения являются:
сокращение в 2-3 раза интенсивности накопления остаточных осадок в балласте, за счет фиксирования балласта в корытообразном блоке, где боковые стенки препятствуют смещению балласта в стороны;
уменьшение упругих осадок в балласте за счет его двуслойности, подбора фракций щебеночного балласта в слоях и размещения между слоями армодренажной мембраны;
возможность использования конструкции при малонесущем основании за счет уменьшения вертикальных напряжений на подошве блока с 0.8 - 1.0 кг/см² до 0.15 - 0.20 кг/см²;
обеспечение качества подшпального основания за счет изготовления блока в заводских условиях с введением пооперационного контроля;
обеспечение высоких темпов укладки верхнего строения пути данной конструкции при использовании на эксплуатируемых линиях.

Для достижения этих технических результатов верхнее строение пути содержит укладываемые на земляное полотно железобетонные блоки корытообразной формы с дренажными отверстиями в нижней части боковых стенок с отсыпанным на дно каждого из этих блоков и уплотненным слоем щебеночного балласта, на который уложена диафрагма из армодренажного материала, отделяющая второй отсыпанный на диафрагму и уплотненный слой щебеночного балласта, рельсошпальную решетку. Причем толщина слоя балласта, отсыпанного на дно блока, плотностью 1.6-1.7 г/см³ меньше толщины слоя балласта, отсыпанного на диафрагму, плотностью 1.8-1.9 г/см³, на который уложена рельсошпальная решетка.

Способ сооружения верхнего строения пути заключается в том, что слой щебеночного балласта отсыпают на дно каждого блока корытообразной формы, уплотняют, укладывают на этот слой диафрагму, отсыпают на диафрагму слой балласта, уплотняют его, укладывают на эти слои балласта рельсошпальную решетку, засыпают межшпальное пространство балластом. Укладывают блоки на защитный слой земляного полотна.

На чертеже изображен блок верхнего строения пути.

Верхнее строение пути, содержащее укладываемый на защитный слой земляного полотна 1 соответствующих размеров длиной не менее 4 метров железобетонный блок 2 корытообразной формы с дренажными отверстиями 3 определенных размеров, выполненными в нижней части боковых стенок.

В ж/б блок 2 уложены два слоя 4 и 5 балласта из различных по гранулометрическому составу балластных материалов. Плотность слоя 4 равна 1.6-1.7 г/см³, что обеспечивает его требуемую виброустойчивость, а плотность слоя 5 равна 1.8-1.9 г/см³, что обеспечивает его заданную водопроницаемость.

Балластные слои 4 и 5 разделены свободно уложенной по всей поверхности слоя 4 диафрагмой 6 из армодренажного материала, обладающего водопроницаемостью не менее 0,1 см/сек и удлинением до разрыва не более 4%. В качестве армодренажной диафрагмы могут быть использованы композиции из геотекстиля, стеклосодержащих пластиков, например СПАП-КАМА по ТУ 6-11-217-76.

На балластный слой 5 уложена рельс ошпальная решетка, состоящая из шпал 7 с заданной эпюрой и инвентарных рельсов 8. Межшпальное пространство засыпается, например, балластным слоем 5.

Предлагаемый способ сооружения верхнего строения пути в заводских или полигонных условиях реализован следующим образом.

Предварительно изготавливают соответствующих размеров железобетонный блок 2 корытообразной формы. Щебеночный балласт с соответствующим гранулометрическим составом насыпают ровным слоем 4, толщиной, равной 10 - 15 см, в ж/б блок 2. Затем его уплотняют, например виброуплотнением, до заданных контролируемых значений плотности. После чего по всей поверхности уплотненного слоя 4 укладывают диафрагму 6 из армодренажного материала, увеличивающую виброустойчивость балластных слоев 4 и 5 и исключающую возможность загрязнения слоя 4 фракциями балласта слоя 5. Балластный слой 5 насыпают толщиной 20 - 25 см на диафрагму 6, уплотняют его аналогично слою 4 до заданных контролируемых значений плотности. На балластный слой 5 укладывают рельсошпальную решетку, состоящую из шпал 7 и инвентарных рельсов 8, засыпают межшпальное пространство материалом балластного слоя 5 и уплотняют. Готовые блоки погружают на платформы и отправляют к месту укладки или отправляют на склад готовой продукции до востребования. После укладки блоков инвентарные рельсы заменяются на стандартные. При необходимости, производят выправку пути, не затрагивая слой 4 и диафрагму 6. Возможны варианты конструкции верхнего строения пути. Например, при наличии в земляном полотне пучиноопасных грунтов между блоком 2 и земляным полотном 1 укладывают теплоизоляционный материал 9, например пенопласт, соответствующей толщины для того, чтобы исключить промерзание пучинистых грунтов.

Использование предлагаемого изобретения позволит;
уменьшить расход на содержание верхнего строения пути в 5-6 раз;
увеличить срок службы рельсов на 20%;
уменьшить энергозатраты на тягу поездов на 10-12%;
увеличить скорость движения поездов;
увеличить темпы восстановления движения.

Предлагаемая конструкция верхнего строения пути допускает возможность работ по выправке пути, смене шпал и рельсов, работы балластера, щебнеочистительной машины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Заявка ФРГ N38 10 700 МКИ E 01 B 1/00 1988 г. "Способ изготовления верхнего строения пути".

2. Заявка ФРГ N38 33 720 МКИ E 01 B 1/00 1989 г. "Способ изготовления верхнего строения рельсовых путей".

3. MUN Heitkamp, Eisenbahntechuische Rundschav 45 (1996) H10 п. 650.

4. И. К. Бадалаха, Н. Г.Заморуева, М.И.Ушкалова "Обоснование конструкторских решений по усилению подрельсового основания" в межвузовском сб. н.т. "Земляное полотно и геотехника на железнодорожном транспорте", Днепропетровск, 1984.

5. Железнодорожное строительство. Технология и механизация. Москва "Транспорт" 1991.

6. Патент ФРГ N 4401260 МКИ E 01 В 1/00, 1984 "Верхнее строение железнодорожного пути".

Верхнее строение пути содержит укладываемый на защитный слой земляного полотна железобетонный блок корытообразной формы. В блок укладывают слой щебеночного балласта с плотностью 1,6-1,7 г/см³. Затем слой балласта с плотностью 1,8- 1,9 г/см³ и толщиной больше толщины нижнего слоя. Между двумя слоями уложена диафрагма из армодренажного материала. Рельсошпальная решетка уложена на верхний слой балласта. Способ сооружения верхнего строения пути заключается в отсыпке и уплотнении слоя щебеночного балласта на дно железобетонного блока, укладывании диафрагмы на этот слой, отсыпке и уплотнении другого слоя щебеночного балласта, укладывании рельсошпальной решетки и засыпке межшпального пространства. Укладывают блоки на защитный слой земляного полотна. Изобретение позволяет обеспечить качество подшпального основания. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Верхнее строение пути, содержащее укладываемый на защитный слой земляного полотна железобетонный блок, слой щебеночного балласта, отсыпанный на дно этого блока, рельсошпальную решетку, отличающееся тем, что в упомянутый железобетонный блок корытообразной формы отсыпан слой щебеночного балласта с плотностью 1,6 - 1,7 г/см³, уложена диафрагма, на которую отсыпан слой балласта с плотностью 1,8 - 1,9 г/см³ и толщиной больше толщины балласта с плотностью 1,6 - 1,7 г/см³, при этом рельсошпальная решетка уложена на этот слой балласта. 2. Строение по п.1, отличающееся тем, что железобетонный блок корытообразной формы снабжен дренажными отверстиями, выполненными в нижней части боковых стенок. 3. Строение по п.1 или 2, отличающееся тем, что между двумя слоями щебеночного балласта уложена диафрагма из армодренажного материала. 4. Способ сооружения верхнего строения пути, заключающийся в том, что отсыпают слой щебеночного балласта и укладывают рельсошпальную решетку, отличающийся тем, что упомянутый слой щебеночного балласта отсыпают в блоки корытообразной формы, уплотняют слой балласта в каждом блоке, укладывают на этот слой балласта диафрагму в каждом блоке, отсыпают на каждую диафрагму слой балласта, уплотняют каждый из этих слоев балласта, а затем укладывают на эти слои балласта рельсошпальную решетку, засыпают межшпальное пространство в каждом блоке балластом, укладывают блоки на защитный слой земляного полотна.