ГЛАВА ТРЕТЬЯ
СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ
3-1. НЕИСПРАВНОСТИ ПУТЕЙ
Причины, вызывающие расстройство пути
По железнодорожным путям движутся поезда с большими скоростями и большими нагрузками, вызывая большое напряжение в нем, при этом путь находится под открытым небом и на него действуют вода, снег, жара и холод.
Таким образом, железнодорожный путь как инженерное сооружение работает напряженно и в тяжелых условиях. Конструкция пути недостаточно совершенна, поэтому при отсутствии надлежащего ухода за ним возникают его расстройства.
Основными причинами, вызывающими расстройство пути, являются вертикальные и горизонтальные силы, действующие от подвижного состава на путь и атмосферные явления.
Ниже рассматриваются деформации и расстройства пути по конструктивным элементам.
Деформации и расстройство земляного полотна
а) Деформация земляного полотна на минеральном основании.
К деформациям земляного полотна на минеральном основании относятся обрушения, балластные корыта, сплывы, размывы и пучины. Обрушения (рис. 3-1) происходят вследствие разных причин: большой крутизны откосов, превышающей угол естественного откоса; неправильной укладки грунта при сооружении земляного полотна; большого насыщения тела насыпи водой, благодаря чему уменьшаются внутренние силы сцепления грунта.
Сплыв откосов насыпей и выемок происходят в результате пропитывания тела насыпи или выемки водой и, следовательно, уменьшения угла естественного откоса.
Балластные корыта (рис. 3-2) — получаются вследствие вдавливания балласта в верхнюю площадку земляного полотна в продольном и поперечном направлениях, при неравномерной передаче, воспринимаемой балластным слоем от шпал, давления на земляное полотно и в результате застоя воды, собирающейся во впадинах.
Рис. 3-1. Схема обрушения насыпи.
Размыв насыпи наблюдается при отсутствии укрепления откосов со стороны подпора воды и при наличии течения ее с большими скоростями, а также под влиянием атмосферных осадков.
Рис. 3-2. Схема балластных корыт.
Пучины — местные возвышения земляного полотна в виде горбов, образующиеся при наличии в полотне балластных корыт или грунтовой воды (при капиллярности или неправильном водоотводе с поверхности полотна), при замерзании ее в зимнее время.
Пучины бывают верховые и коренные.
Верховые пучины образуются главным образом от наличия балластных корыт, застоя поверхностной воды на полотне и вследствие плохого качества балласта.
Коренные пучины обычно бывают в выемках при наличии водонасыщенного грунта выше уровня промерзания.
б) Деформация торфяного основания
Торфяной грунт является слабым основанием, поэтому деформация его под действием нагрузки влияет на устойчивость земляного полотна.
Основными видами деформации основания являются: усадка торфа, сжатие, изгиб и растяжение верхнего
слоя, наконец, растекание и разрыв торфяного слоя и перекосы.
Усадка торфа происходит вследствие осушения торфяного массива.
Величина усадки зависит от глубины осушительных каналов, типа торфяной залежи, степени влажности и времени года.
В отдельных случаях величина усадки доходит до 30% от глубины торфозалежи.
Под насыпью усадка происходит быстрее.
После усадки плотность торфяной залежи увеличивается, что делает ее более устойчивой. Сжатие торфяной залежи происходит под давлением насыпи за счет выжимания воды из торфяной залежи. Наибольшее сжатие происходит в верхних слоях залежи, в период строительства насыпи. Величина сжатия зависит от величины давления насыпи и подвижного состава, интенсивности движения, срока эксплуатации пути, степени осушения и ряда других факторов и по данным полученных разрезов на существующих торфопредприятиях зависит от глубины залежи.
Одновременно со сжатием происходят изгиб и растяжение в верхней части торфяной залежи.
Растекание и разрыв происходят в том случае, когда давление на торфяное основание превышает допускаемое; при этом наблюдается выдавливание торфа в осушительных каналах со стороны насыпи и погружение насыпи в торфяную залежь. Перекосы основания имеют место при неравномерном осушении его с обеих сторон полотна, а также неодинаковой сопротивляемости его давлению (наличие пустот). Например, при близком расположении полотна к карьеру происходит быстрое осушение основания со стороны карьера, в результате чего эта сторона оседает больше другой и происходит перекос основания.
в) Деформация насыпей на торфяном основании.
Основные виды деформаций насыпей на торфяном основании — осадка, растекание или расползание, перекосы, размыв, пучины, корыта, выдувание и смыв откосов.
Осадка (опускание) насыпей — самое распространенное явление и происходит вследствие сжатия и усадки торфяного основания. Осадка имеет место во всех случаях, когда насыпь отсыпана непосредственно на поверхность торфозалежи.
Рис. 3-3. Схема насыпи с расползанием откосов.
Ввиду неоднородности торфяного основания глубина осадки различна на протяжении пути, поэтому в продольном направлении наблюдается волнообразный профиль полотна, что отражается на плавности хода поезда. По мере сжатия основания и осадки насыпи, а также в результате наличия грунтовой воды у подошвы- насыпи происходит расползание насыпи и откосов (рис. 3-3). Перекосы насыпи в поперечном направлении происходят вследствие перекосов основания и местных его прогибов.
Пучины, как было уже отмечено выше, бывают верховые и коренные. Наиболее часто на торфозалежах встречаются верховые пучины.
Неисправности верхнего строения пути
К расстройствам и неисправностям верхнего строения пути относятся угон рельсов, просадки (толчки и перекосы), искривление пути в плане, пучины, расплющивание и износ рельсов, гниение и механический износ шпал.
Просадки пути — это местные осадки под обеими нитками рельсов или под одной стороной.
В первом случае получаются при движении поезда толчки, а во втором случае перекосы, вызывающие боковое качание подвижного состава. Причиной просадок служит главным образом вода, которая своевременно не отводится балластным слоем при загрязнении последнего или плохом качестве его.
Искривление «пути в плане является результатом наличия неправильной подуклонки, ширины колеи, просадок пути и др.
Пучины представляют собой местное поднятие балластного слоя в результате замерзания воды, находящейся в балластном слое.
Износ головки рельсов происходит под действием сил трения, возникающих между колесами и рельсами. Расплющивание головок рельсов происходит в стыках от удара колес при недостаточном креплении стыка и недостаточной подбивке балластом стыковых шпал.
Шпалы, не пропитанные антисептиками или имеющие трещины и повреждения, подвергаются гниению, а под действием сил трения между подошвой рельса или подкладкой истираются, и волокна перерезаются, а костыльные отверстия разрабатываются.
Неисправности искусственных сооружений
К расстройствам и неисправностям искусственных сооружений относятся следующие:
угон мостовых брусьев вследствие недостаточного закрепления пути от угона;
загнивание отдельных элементов деревянных мостов и лотков (происходит во всех местах, где имеются застой воды, наличие трещин, наличие грязи и мусора);
неплотное прилегание врубок вследствие усыхания дерева или обмятия;
ослабление болтовых скреплений хомутов и тяг ввиду неплотного закрепления элементов моста и их перекосы, ржавление металлических частей пролетных строений вследствие несвоевременной очистки металла от грязи и окраски;
повреждения струенаправляющих дамб и размыв опор (наблюдается при недостаточном укреплении дамб и наличии больших скоростей воды, а также недостаточности отверстия моста);
размыв откосов у выходного оголовка труб вследствие недостаточного укрепления и наличия больших скоростей.