СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАЛЛАСТНОЙ ПРИЗМЫ Российский патент 2016 года по МПК E01B27/06 

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.

Изобретение относится к технологиям ремонта балластной призмы железнодорожного пути и может быть использовано при замене старого щебня на новый. Для восстановления балластной призмы послойно за два приема вырезают старый щебень ниже постели шпалы на глубину Н. Первый слой старого щебня вырезают на глубину Н₁=(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. Достигается повышение долговечности и надежности работы восстановленной балластной призмы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ восстановления балластной призмы, заключающийся в том, что послойно за два приема вырезают старый щебень ниже постели шпалы на глубину Н, причем первый слой старого щебня вырезают на глубину H₁=(1-(0,3÷0,5)/α) H, 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 H₂=(0,5÷0,7)H, где α - доля в объеме старого щебня частиц размером 30÷60 мм, а H - общая глубина, на которую вырезают старый щебень.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при сортировке второго слоя старого щебня удаляют частицы размером менее 30 мм и более 60 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый отсыпаемый слой щебня балластной призмы уплотняют последовательным воздействием рабочих органов выправочно-подбивочно-отделочной, выправочно-подбивочно-рихтовочной машин и динамического стабилизатора.