На косогорах и в отдельных выемках железнодорожных линий в горной местности может прош ходить падение камней. Отдельные камни и не большие группы камней падают чаще, чем повреждаются открытые скальные откосы. Поэтому предусмотреть надежные меры по предотвращению падения камней невозможно. Но опытный специалист может оценить риск падения камней в определенных местах. Падения камней влекут за собой прямые расходы из-за необходимости регулярного содержания и работ по очистке пути, путевых обходов, задержки поездов, изменения маршрутов и из-за повреждения оборудования. Иногда в результате падения камней бывают аварии и жертвы.
Стоимость защиты от падения камней не определяется экономическими соображениями. Безопасность в этом случае является главным фактором.
Планирование программ обработки.
Общая политика на железнодорожном маршруте, подверженном падению камней, должна состоять в приложении последовательных усилий в течение длительного времени для обеспечения безопасности маршрута. Нужно учитывать, что размер нестабильного откоса не является критерием его безопасности, так как один единственный камень может быть причиной крушения.
Небольшие опасные районы иногда можно оградить без больших затрат. Особое внимание должно быть поэтому обращено прежде всего на укрепление отдельных мест, где существует опасность падения камней. Там где это возможно, районы с большими объемами работ должны быть разделены на более мелкие для отдельной обработки. При таком способе капиталовложения будут распределены так широко, как возможно при имеющихся фондах, и безопасность будет возрастать быстро. Большие объемы обработки, такие, как обширная стабилизация откосов, тоннелей и скальных навесов, должны, конечно, являться частью программы обработки, обеспечивающей безопасность движения.
Каждый сезон планирование должно включать в себя: обновление записей осмотра; координаты мест, требующих ремонтных работ; вертолетное обследование скальных откосов для оценки недосягаемых районов; грунтовую разведку вдоль всего маршрута, цель которой — определить, насколько тщательным должно быть обследование, как работают существующие конструкции; на основании детального изучения отдельных мест установление состояния скалы и выбор экономичного метода обработки. При установлении очередности обработки определенного места должны учитываться: стоимость содержания, включая обходы; сметная стоимость работ по лечению и выгоды, которые могут быть получены; степень риска для маршрута, которая оценивается по записям о последнем камнепаде и несчастных случаях; состояние нижележащих склонов — на основании данных, полученных из местных сообщений; вероятность серьезных крушений и информация, полученная от инженеров- эксплуатационников.
Выбор способа обработки.
Вид обработки откоса в каждом конкретном месте зависит от местных условий, инженерной интуиции, экономичности применения такой обработки. Уклон, высота и состояние откоса, размер, форма и прочность камней на откосе, траектория падения камней и требуемый ремонт — условия, определяющие выбор способа обработки.
Обработка откоса может включать в себя такие мероприятия: стабилизацию откоса, защиту пути или сооружение предупредительной сигнализации. Стабилизация откоса или предупреждение смещения камней с места будет уменьшать частоту и эффект падения камней. Хотя стабилизация является основной составляющей планирования и относительно дорогой для выполнения, результатом ее будет минимальный объем работ при текущем содержании и, кроме того, она позволяет обеспечить положительное долговременное решение задачи. Поэтому в ряде мест целесообразно в качестве варианта рассмотреть стабилизацию откосов. Методы защиты или предупреждения сдвига камней, которые смещаются с места, расположенного в пределах досягаемости пути, рассматриваемые в следующую очередь, дают положительное решение задачи часто при умеренной первоначальной стоимости, но требуют непрерывного текущего содержания.
Методы оповещения о достижении камнями территории, прилегающей к пути, всегда нужны из- за нарушенной структуры скальных откосов, рельефа и погодных условий в суровых климатических районах. Но со временем необходимость в них уменьшается, так как при обеспечении мер стабилизации и защиты безопасность движения возрастает.
Методы предупреждения не только не приводят к уменьшению, а иногда вызывают увеличение стоимости содержания и не избавляют от источника опасности.
Методы обработки*.
Существуют такие методы стабилизации: 1) соскабливание или удаление нестабильного грунта или нарезка стабильного откоса; 2) водоотвод для уменьшения внутреннего давления воды; 3) поверхностное упрочнение набрызг-бетоном для предотвращения выветривания; 4) сооружение поддерживающих и ограждающих систем для усиления скальных массивов. Последний метод предусматривает для усиления скальных массивов использование скальных болтов и штырей анкерных проволочных петель и анкерных тросов и сетей.
Соскабливание (наиболее распространенный из перечисленных методов) нестабильных откосов должно выполняться регулярно, по крайней мере каждые 2—3 года. Интервал между соскабливаниями можно значительно увеличить, если укрепить откос, где это возможно, набрызг-бетоном.
Для разработки защитных мер надо установить пути камнепадов, их размеры, определить, каким образом камни достигают пути: качением, отскакиванием или свободным падением. Перенос трассы в сторону от основания откоса — один из способов защиты. Другие способы защиты: устройство канав для образования улавливающих камни зон; покрытие откоса проволочными сетками в виде защитного слоя; сооружение улавливающих заборов или сетей, улавливающих стен из железобетона, габионов или старых рельсов; строительство тоннелей и навесов. Последний метод является основным при защите от падающих камней, но требует значительных капиталовложений. Тоннели нужно сооружать в том случае, если существует опасность свободного падения на путь больших камней, или при наличии обширной зоны нестабильной скалы. Устройство навесов оправдано в тех местах, где происходит частое падение камней и траектория их хорошо изучена. Навесы сооружают из бетона или лесоматериалов, способных воспринять ударную нагрузку.
Предупреждающие системы: это может быть патруль из двух человек или электрические изгороди. Патрулирование организуется на моторной дрезине, оборудованной радиосвязью, на наиболее опасных участках пути перед проходом поездов. Электрические изгороди при ударе по ним камней дают сигналы остановки поезда. Обычно их сооружают по стандартному проекту Американской инженерной железнодорожной ассоциации и устанавливают вдоль обочины пути, примыкающей к верхнему откосу. Горизонтальные проволоки натягиваются между столбами диаметром 8—10 дюймов и соединяются электрическими выключателями, которые размыкаются при давлении на проволоки. Такие изгороди, заборы своевременно сигнализируют о наличии камней на пути. Однако на практике было установлено, что изгороди вызывают определенные трудности при очистке снега и могут явиться причиной задержек движения из- за ложной тревоги, когда в них ударяются камни, которые не достигают пути или не остаются на пути.
Производство работ.
Программы по обработке скальных откосов требуют экспериментальной проверки. Ремонтные работы должны планироваться инженерами-железнодорожниками, имеющими опыт борьбы с камнепадами; к планированию при необходимости должен привлекаться специалист консультационного совета. Стоимость экспериментальной проверки делает непрерывность службы во всех отношениях важной — от инженера-проектировщика до бригады рабочих по соскабливанию откосов.
Скальные работы наиболее эффективно выполняются подрядчиками, хорошо знающими электрооборудование и технику, в случае, когда заключается соглашение, которое допускает проверку работ, если будет установлено, что состояние отличается от ожидаемого. Подробные записи — неотъемлемая часть данных для планирования установления очередности обработки. Эти записи должны включать в себя подробные сведения погоде; время и точное место попадания камней на путь во всех известных случаях; сведения удалении обломков пород из канав; сведения планах и сооружении всех стабилизирующих охранных устройств; воздушное и наземное фотографирование (включая стереофотографирование и измерения перемещений скалы.
Откосы и канавы.
Эрозионный контроль за свеженарезанными откосами там, где это необходимо, является стандартной практикой. Восстановить откосы после того, как эрозия развилась и образовались овраги, трудно. Сопротивляемость поверхностной эрозии или развитию оврагов на поверхности свеженарезанных откосов или канав можно увеличить посевом трав или устройством покрытия грунта.
Меры для достижения этой цели включают в себя: анализ грунта для определения веществ, необходимых для питания растений, и, если необходимо, выбор удобрений для грунта; подбор разновидности травы или растений семейства бобовых, эффективных в образовании дерна; внесение семян и удобрений с использованием оборудования, наиболее пригодного для данной местности, и при возможности легкое боронование и защиту семян от ветра и воды при помощи мульчи.
Джутовые или другие волокнистые маты могут быть использованы для защиты грунта до тех пор, пока не образуется растительность. В этом случае в грунт сначала вносится половина требуемых семян и удобрений. Волокнистые маты укладывают на них и скрепляют так, как рекомендует поставщик. Остальные семена и удобрения вносят поверх покрытия. Такие покрытия надежно защищают грунт от эрозии в течение двух лет, необходимых для роста растительности.
Для гидропосева при помощи оборудования можно применить эмульсию, содержащую семена, удобрение, мульчу и комбинированные асфальтовые связующие. Небольшие площади обычно можно подготовить и обработать вручную с большой выгодой.
Небольшие каменные или деревянные задерживающие дамбы иногда используются для предотвращения эрозии в канавах. Но так как сооружение дамб связано с большим объемом ручного труда и неправильное их расположение может быть причиной значительной эрозии, рекомендуется такие дамбы использовать только для предупреждения внезапных изменений в уклоне канавы. Устройство дамб требует тщательного проектирования и сооружения.
На слишком крутых откосах делается одерновка для удержания семян и мульчи. Дерн удерживается на месте деревянными колышками, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга, или покрывается легкой проволочной сетью, прикрепленной колышками. Там, где уклоны канавы превышают 15—20%, желательно использовать желоба или покрытия из асфальта или пластмассы, которые не портятся под воздействием солнечного света.
В местах, где овраги уже образовались в канавах или на откосах, обычный способ — засыпка тяжелым камнем — редко дает хорошие результаты в предотвращении дальнейшей эрозии; вода проникает между камнями и вымывает грунт из-под них. Засыпка таких оврагов карьерным каменным материалом, содержащим значительное количество мелких камней, в этом случае будет намного эффективнее. Иногда полезно засыпать овраги грунтом, разравнивая и укатывая его послойно бульдозером, после сооружения желоба или канала с надлежащим входом на вершине откоса для сбора и спуска воды.
Дренирующее слои и материалы.
Откосы грунта можно защитить от эрозии слоем сортированного крупнозернистого материала. В таких случаях перехватывающая канава, служащая для отвода потока воды от вершины откоса, является необходимой. Дренирующий поверхностный слой предназначается для удержания материала откоса на месте во время пропуска потока воды, образующегося из-за фильтрации или дождя, без эрозии самого слоя. Для устройства покрытия откос нужно привести в порядок: удалить весь мягкий и сыпучий грунт. Покрытие укладывается, начиная с основания откоса, слоями и уплотняется бульдозером.
Толщина покрытия должна быть не менее 1 фута у вершины откоса и 3 футов у основания и быть достаточной, чтобы выдерживать дожди максимальной интенсивности без эрозии самого покрытия. Под основанием покрытия для ускорения отвода воды можно установить перфорированную дренажную трубу.
Дренирующие слои особенно полезно использовать в тех случаях, когда вода, фильтрующаяся из откоса, вызывает разрушение и эрозию; их использование эффективно также в условиях слишком суровых для посева и одерновки. Выбор нужного вида дренирующего материала должен осуществлять инженер-экспериментатор.
Нетканые материалы могут выполнять функции дренирующего покрытия для предотвращения эрозии грунтового откоса. Материя должна быть достаточно пористая, чтобы позволять фильтрующейся воде проходить через нее, но размер пор должен быть таким, чтобы удерживать грунт на месте. Детальные инструкции по укладке материй предоставляют изготовители. Обычно все промоины и углубления на откосе перед устройством покрытия должны быть заполнены уплотненным грунтом. На развернутую и закрепленную на откосе материю отсыпается слой любого гравия или дробленого камня, начиная с основания откоса. Покрытие должно быть достаточно прочным, чтобы противостоять эрозии и иметь достаточную толщину для защиты материи от солнечных лучей, которые могут вызвать их порчу.
В тех местах, где устройство покрытия в непосредственной близости от пути может служить причиной эрозии и выноса осадка в канаву железнодорожного пути, можно сделать бассейн для отстоя. Это позволит уменьшить расход воды и скорость ее течения, а также улавливать осадки.
Бассейны можно устроить так: отсыпать вокруг канавы небольшие задерживающие насыпи из грунта, покрыть верхнюю часть насыпи материей для защиты от эрозии. Отстойные бассейны — обычно временные сооружения и могут быть снивелированы после завершения сооружения конструкции.