Учебник монтера пути - Балластный слой

Балластный слой, являющийся основанием для рельсовых опор, имеет следующие назначения:
равномерно распределять воспринимаемые от рельсовых опор нагрузки на возможно большую поверхность основной площадки земляного полотна;
оказывать достаточное сопротивление боковым и продольным смещениям шпал под воздействием поездной нагрузки;
отводить поверхностные воды от рельсо-шпальной решетки;
амортизировать удары подвижного состава, происходящие из-за неровностей пути и на поверхности катания колес;
допускать возможность выправки положения рельсо-шпальной решетки в плане и профиле.
В соответствии с этим к балластным материалам предъявляются следующие требования: они должны быть достаточно прочными и устойчивыми, хорошо пропускать воду (кроме асбестового балласта) и при намокании не терять устойчивости, не ухудшать своих качеств при многократном замораживании и оттаивании, возможно меньше раздробляться от воздействия механизмов и инструментов, применяемых для уплотнения балласта под шпалами, не пылить при проходе поездов, не выдуваться ветром, не размываться дождями.
Для балластного слоя используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы. Лучшими балластными материалами являются щебень из твердых каменных пород и щебень из валунов и гальки.
По обеспечению стабильности пути равноценным щебеночному является асбестовый балласт. Существенно уступают ему карьерный гравий и ракушка. Значительно менее устойчив путь на песчаном балласте.
Щебень изготавливают дроблением изверженных и осадочных твердых пород камня.
В соответствии с ГОСТ 7392—70 предусмотрено изготовление щебня двух основных фракций (долей):
с размерами зерен от 25 до 60 мм;
с размерами зерен от 25 до 50 мм.
Допустимое количество зерен с размерами от 60 до 70 мм для первой из этих фракций ограничено 5% и с размерами от 50 до 60 мм для второй фракции — 10% по массе; частиц размерами менее 25 мм допускается в каждой из этих фракций не более 5%, в том числе частиц менее 1 мм — не более 1 %.
Этим же стандартом предусмотрен выпуск щебня и с зернами от 5 до 25 мм из мелкого дробленого материала изверженных и прочных осадочных пород, получаемого в результате отсева основных путевых фракций щебня. Этот мелкий щебень разрешается применять для балластировки станционных путей (за исключением приемо-отправочных), а также для балластировки малодеятельных главных путей.
Щебень из валунов и гальки (ГОСТ 7393—71) выпускают двух основных фракций:
с размерами зерен от 25 до 60 мм;
с размерами зерен от 25 до 50 мм.
Зерна крупнее верхнего предела крупности и нижнего предела крупности допускаются в тех же процентных соотношениях, как и для щебня, а зерна размером менее 0,1 мм допускаются в количестве до 1,5%.
Асбестовый балласт представляет собой отходы асбестового производства. Ему свойственны такие положительные качества, как сильная уплотняемость, малая засоряемость, восприятие больших нагрузок. К недостаткам относится то, что в первое время после укладки он сильно пылит при высоких скоростях движения, а при сильных ливнях несколько размываются откосы балластной призмы.
Асбестовый балласт применяют для балластировки главных и станционных путей наравне со щебеночным балластом.
Карьерный гравий представляет собой природную песчано-гравийную смесь, образовавшуюся в результате естественного разрушения изверженных осадочных пород. В соответствии с ГОСТ 7394—70 в карьерном гравии должно быть частиц с размером зерен от 3 до 60 мм не менее 40% и не более 80% массы и размерами от 0,1 до 3 мм — не менее 20% и не более 43% общей массы.
Положительным качеством гравийного балласта является его меньшая засоряемость, чем щебеночного. На станционных путях и на первых 100—200 км главного пути от мест погрузки угля и руды применение карьерного гравия является целесообразным, если грузонапряженность не превышает 25 млн.ткм/км брутто.
Ракушка, как балласт, имеет местное значение и применение ее оправдано на линиях с небольшой грузонапряженностью. В балластный слой пригодна ракушка, в которой частиц размером 0,5 мм и более содержится не менее 50% общей массы.
Песчаным и песчано-гравийным балластом служит природный крупнозернистый песок и песчано-гравийная смесь, содержащая зерен с размерами от 3 до 100 мм до 80% общей массы, в том числе зерен с размерами от 60 до 100 мм — от 0 до 10%, или смесь с содержанием зерен размерами менее 3 мм до 100%, если в ней частиц размером менее 0,5 мм более 49%.
Применение песчаного и песчано-гравийного балласта допускается только как исключение на малодеятельных линиях и станционных путях.

Рис. 59. Некоторые поперечные профили балластного слоя:
а, б, в — из щебня при деревянных шпалах: на однопутном участке в прямой (а) и в кривой (6) и на двухпутном участке в прямой (в); г, д, е, ж — из щебня при железобетонных шпалах: на прямой однопутного участка (г), на кривой однопутного участка (д), на прямой двухпутного участка (е), на кривой двухпутного участка (ж), з — из карьерного гравия, ракушки, песка при деревянных шпалах двухпутного участка в кривой; hб — толщина балластного слоя под шпалой; hn — толщина слоя песчаной подушки; d — плечо балластной призмы; А — величина уширения междупутья в кривой по условиям габарита

При балластном слое из щебня между ним и земляным полотном устраивают песчаную подушку, для которой используют часть прежнего песчаного или гравийного балласта, если его загрязненность не превышает 20% по массе, или чистый песчаный или гравийный балласт при большей загрязненности имеющегося в пути. При земляном полотне из скальных и чистых крупно- и среднезернистых песчаных грунтов песчаную подушку не устраивают. Балластную призму из асбестового балласта, карьерного гравия, ракушки отсыпают однослойной.
Песчаная подушка толщиной не менее 20 см необходима для увеличения общей толщины балластного слоя, а также для предотвращения проникания щебня в грунт земляного полотна и грунта — в щебеночный слой.
Поперечные профили балластного слоя (рис. 59) в зависимости от типа верхнего строения пути имеют следующие размеры (см):

Примечания. 1. На кривых радиусом менее 600 м плечо с наружной стороны уширяют на 10 см.
2. Отклонения в величине не должны быть более Ц-5 см, в величине hn +10 см, в величине d±3см.