Главная >> Железнодорожный путь >> Методы ремонта каменной кладки

Методы ремонта каменной кладки

Оглавление
Методы ремонта каменной кладки
Рекомендации

Для постройки водопропускных труб, арочных мостов, опор мостов, подпорных стен и тоннелей на железных дорогах прежде широко применялась каменная кладка. В последнее время основными материалами для постройки железнодорожных сооружений сделались бетон и сталь, которые почти полностью вытеснили каменную кладку. Однако задачей железных дорог осталось и сейчас поддерживать большое количество существующих каменных и бетонных сооружений в состоянии, отвечающем требованиям нормальной эксплуатации. Весьма важно, чтобы для этого применялись эффективные и экономичные методы.

Наряду с возрастанием веса обращающихся поездов, существуют четыре причины, которые диктуют необходимость проводить систематические тщательные обследования опор мостов, каменных арок, подпорных стен и тоннелей. Этими причинами являются: 1) сравнительно малая величина расчетных нагрузок и динамических коэффициентов, принятая при проектировании; 2) недостатки методов строительства; 3) изменения, происходящие в основаниях фундаментов; 4) разрушающее влияние атмосферных воздействий.

Каменную кладку, составленную из двух различных материалов — камня и раствора, нельзя рассматривать как монолитное сооружение. Камень в большей или меньшей степени подвержен разрушению от выветривания. Однако основной причиной дефектов кладки обычно является разрушение раствора. Дело в том, что растворы из извести и роман-цемента менее прочны и долговечны, чем растворы, приготовленные из современных цементов. Кроме того, многократно повторное приложение подвижной нагрузки приводит к раздавливанию швов, что часто сопровождается появлением трещин в камнях.

Методы строительства.

Многие из более старых сооружений осуществлялись из бутовой кладки, облицованной тесаными камнями, перевязка которых с ядром достигалась попеременной укладкой тычков и ложков. Бутовая кладка представляет собой связанные раствором необработанные камни, отделка которых ограничивалась удалением выступающих частей и слабых углов.
Фундаменты каменных устоев и промежуточных опор часто закладывались на подушках в виде деревянных рам, распределяющих давление на дно котлована; в некоторых случаях устраивались сравнительно неглубокие естественные основания. В этих условиях возникали осадки сооружения вследствие постоянного возрастания веса обращающихся нагрузок, за счет размывающего действия водотока и других причин.
Некоторые породы камня больше поддаются выветриванию, чем другие. Атмосферная влага, грунтовые и поверхностные воды часто переносят химические реагенты, разрушительно действующие на кладку. Просачивание воды с попеременным замораживанием и оттаиванием приводит к растрескиванию камней. Длительное растворяющее и размывающее воздействие воды приводит к разрушению швов, следствием чего является нарушение равномерности опирания отдельных камней.

Ремонт и лечение.

Необходимость тех или иных мероприятий по содержанию в исправности массивных сооружений зависит от ряда различных факторов. К ним относятся защищенность забоя в карьере от мороза и качество подготовки камня к употреблению; качество камня, особенно его прочность и водонепроницаемость; качество работ по кладке и облицовке; качество раствора и его пригодность для данных целей; конструктивное оформление сооружения. Последний фактор играет весьма важную роль.
Ремонт представляет собой исправление отдельных дефектных мест и заключается главным образом в подпирании или заанкеривании подверженных скольжению или опрокидыванию обратных и передних стен и крыльев устоев, замене бетоном отдельных потрескавшихся или разрушенных камней, замене расслоившихся или потрескавшихся подферменных камней железобетонными блоками, забетонированными на месте или подготовленными на стороне, в подведении фундаментов под отдельные части сооружения, поврежденные из-за неравномерной осадки, в расшивке швов, где это возможно.
Многие из массивных сооружений оказываются слабыми в результате многолетнего воздействия разрушающих факторов — мороза, ветра, дождя, огня и т. д., а также в результате повышения напряжений, вызванного обращением подвижных нагрузок, скорость и вес которых постоянно возрастали после постройки сооружения. Такие сооружения, как правило, могут быть сохранены для работы в условиях современного движения и усилены проведением капитальных работ ремонтного характера.

Методы ремонта.

В настоящее время применяется много методов ремонта поврежденных массивных сооружений. К ним относятся: торкретирование раздробленных и выкрашивающихся поверхностей; покрытие сильно поврежденных поверхностей слоем бетона, устройство в случае необходимости новых подферменных площадок, включая тщательную подготовку всех поверхностей и обеспечения сцепления между ними металлическими штырями, а также применение стальной арматуры; увеличение площади опирания забивкой дополнительных свай или укладкой дополнительной бетонной плиты; нагнетание раствора для заполнения пустот и укрепления сооружения.
Методы ремонта, перечисленные выше, применяются главным образом для устранения дефектов поверхностей. В тех случаях, когда обследование сооружения свидетельствует о наличии дефектов и слабости самой кладки, необходимо в первую очередь принять меры к укреплению последней. Важнейшие мероприятия при этом сводятся к следующему: 1) постановке металлических тяжей, пропускаемых в отверстия, просверливаемые в кладке; 2) натяжению этих тяжей завертыванием гаек по их концам;

  1. инъектированию кладки жидким, безусадочным раствором до заполнения всех пустот и трещин; 4) подготовке внешних поверхностей, удалив в них все поврежденные части, постановке арматуры и заанкериванию ее за тяжи, а в случае необходимости за дополнительные болты;
  2. устройству опалубки, заполнению ее щебнем и нагнетанию раствора. В результате образуется монолитный массив высокой прочности и значительной долговечности.

Дефекты оснований.

 В тех случаях, когда перемещения или осадки каменного сооружения указывают на наличие дефектов в основании, может быть предпринят ремонт в соответствии со следующими принципиальными рекомендациями комитета, созданного несколько лет назад Американской ассоциацией железнодорожных мостов и зданий (American Railway Bridge and Building Association) для исследования дефектов этого рода.

  1. Уменьшение нагрузки на сооружение. К этому методу чаще всего прибегают как к временной мере. Для воспринятия части нагрузки устраивают поддерживающие рамы, в результате чего частично разгружается сооружение.
  2. Увеличение площади опирания. Работы этого рода обычно выполняют подведением нового фундамента. После того как кладка частично разгружена, основание ниже подошвы фундамента (или его ростверка) может быть отрыто у боковых граней кладки на некотором расстоянии. Здесь укладывают новый слой бетона ниже боковых поверхностей существующей кладки. Иногда подводят новый фундамент под всю площадь основания, отрывая отдельные участки и заполняя их бетоном. После затвердения последнего такую же работу проводят на следующих участках, пока не будет создан новый слой с достаточной площадью опирания на грунт.
  3. Укрепление грунтов в основании.

В тех случаях, когда в основании находятся скальные, гравелистые или песчаные грунты, иногда применяют нагнетание цементного раствора в грунт, повышая таким образом его несущую способность и обеспечивая распределение давления на большую площадь. При большом содержании глины в грунте этот метод неэффективен.

Инжектирование каменной кладки.

Закрепление каменной кладки и восстановление ее монолитности достигается заполнением трещин, швов и других пустот инъекционным раствором, который подается или под напором собственного веса или под давлением. Этим методом успешно можно восстанавливать устои и промежуточные опоры мостов, а также подпорные стены с деформированными и поврежденными камнями и расстроенной кладкой. При этом не создается больших помех движению поездов, а стоимость работ оказывается значительно ниже переустройства сооружения.
Для инъекционного раствора состава 1 : 3 подбирают цемент и песок с зернами такой крупности, которая обеспечила бы проникание его в имеющиеся пустоты. Необходимо иметь в виду, что раствор не проникает в пустоты, размер которых меньше утроенной величины наибольшей частицы цемента.
Для инъектирования возможно применять оборудование трех типов:

  1. нагнетающие приборы, в которых смесительный бак служит воздушной камерой, откуда раствор подается по трубам при помощи сжатого воздуха;
  2. центробежные и поршневые насосы;
  3. ручные плунжерные насосы.

Механические насосы создают равномерную подачу инъекционного раствора, что особенно важно при малых размерах пустот, и обеспечивают непрерывный контроль давления. При применении некоторых методов пневматического инъектирования жидкий цементный раствор может оседать, закупоривая выходное отверстие воздушного бака, трубопровод или забивая пустоты в кладке.
Перед инъектированием в кладке предварительно пробуривают скважины перпендикулярно к поверхности; для инъектирования нижних слоев можно бурить скважины под углом 45° или под другим углом. В тех случаях, когда желательно создать слой раствора по поверхности соприкасания устоев и подпорных стен с грунтом, делают сквозные скважины. В промежуточных опорах и в стенах часто устраивают вертикальные скважины, доходящие до основания.
При нагнетании раствора в тело кладки скважины несколько не доводят до противоположной поверхности. До окончания инъектирования избегают производить расшивку швов с тем, чтобы обеспечить выход для удаления воды и воздуха. Последовательность инъектирования отверстий (сверху или снизу) обычно не имеет значения, если имеются выходные отверстия. Обычно инъектирование каждой скважины продолжают до отказа. Отверстие заделывают после того, как раствор начинает вытекать из смежных скважин. При вытекании раствора под воду для наблюдения за окончанием инъектирования спускают водолазов.

Ремонт подферменных площадок в мостах.

Подферменные камни и камни нескольких верхних рядов опор железнодорожных мостов часто оказываются раздробленными, потрескавшимися, смещенными вследствие динамического воздействия проходящих поездов при легких пролетных строениях. В подобных случаях необходимо переложить дефектные ряды кладки. Однако опыт показывает, что часто более целесообразным оказывается заменить 1—2 верхних ряда кладки железобетонной подферменной подушкой с верхней и нижней арматурой. Такая подушка создает по сечению опоры равномерное распределение давления, передаваемого пролетным строением. Подушка, забетонированная на месте, хорошо опирается на лежащий ниже ряд кладки.
В ряде случаев, особенно если в подферменных камнях под опорными частями образовались впадины, можно добиться значительного продления срока службы подферменных камней, применяя патентованные безусадочные растворы. Эти растворы состоят из цемента, воды, металлической стружки и других примесей и употребляются для заполнения швов между опорными частями и подферменными камнями. Хорошие результаты дает также применение этих специальных растворов и порошка ржавчины для отделки подферменных камней и легкого подклинивания опорных частей.
В числе других методов ремонта подферменных камней можно указать на замену их сборными железобетонными блоками, увеличение площади опирания опорных частей и др.
Облицовка каменных арок. В тех случаях, когда выветривание камней в арках достигло степени, угрожающей их прочности, применяются следующие методы ремонта облицовки: 1) торкретирование при правильном подборе состава бетона; 2) стальные облицовочные плиты, помещенные под аркой и поддерживаемые бетонным кольцом; 3) старый метод проведения ремонта подобным же образом, но с использованием деревянной опалубки вместо металлических плит.

Расшивка швов.

 В результате мороза, температурных напряжений в кладке и других воздействий раствор в швах стремится разрушиться.
Периодический тщательный осмотр массивных сооружений и своевременное возобновление расшивки швов имеют важное значение для их долговечности.
Перед расшивкой швы необходимо тщательно расчистить, а старый раствор удалить на глубину не менее 10см. Затем произвести расшивку швов цементным раствором состава не менее чем 1 : 2. Раствор замешивают насухо, вносят в швы и уплотняют. Горизонтальные швы должны иметь вогнутую форму, играющую роль слезника; вертикальные швы расшиваются заподлицо со стенкой. Перед расшивкой швов кладку следует тщательно увлажнить, чтобы обеспечить лучшее схватывание в швах раствора. После окончания работ необходимо позаботиться о защите швов против слишком быстрого высыхания в сухую и жаркую погоду и против замерзания в холодную погоду.



 
« Методы производства работ по смене рельсов   Методы установки труб »
железные дороги