В качестве балласта применяются щебень, сортированный гравий, карьерный гравий, ракушка, доменный шлак, асбест, песок.
Щебень, по праву, считается наилучшим балластом для железнодорожного пути. Щебень — это дробленый камень; он хорошо дренирует (пропускает) воду, в зимнее время не смерзается и сохраняет свою упругость в любое время года. Этим качеством не обладают песок и гравий.
Щебень допускает почти в два раза большее давление на поверхность по сравнению с песчаным балластом (5 кг/см2 вместо 2,7 кг/см2). Сопротивление продольному сдвигу шпалы на щебне больше, чем на песке, в полтора раза.
Щебеночный балласт не пылит, чем создает хорошие условия для эксплуатации подвижного состава. Это свойство щебня особенно важно для пассажирских перевозок.
Срок службы щебня в пути больше, чем балласта из любого другого материала. Объясняется это тем, что щебень, полученный из твердых пород камня, незначительно разрушается от атмосферных явлений и механических воздействий (подбивок). Правда, щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (углем, торфом, рудой и пр.).
Потребность в балласте очень велика. При капитальном ремонте пути на 1 км расходуется до 1 000 м3 песчаного балласта, при среднем — 700 м3, при подъемочном — 250 м3, при текущем содержании — 150 м3. Ежегодная потребность в балласте составляет десятки миллионов кубометров. Стоимость 1 м3 песчаного балласта в среднем составляет 10—15 руб., а щебеночного — 30—40 руб. Кроме того, для перевозки балласта нужен в большом количестве подвижной состав. Все это требует от государства больших средств. Поэтому очень важно бережно относиться к расходованию балласта не допускать его загрязнения.
Учитывая превосходные качества щебеночного балласта и то что такой балласт соответствует современному уровню работы транспорта, в настоящее время осуществляется большая программа работ по постановке пути на щебеночное основание.
Работы по постановке пути на щебень производятся при реконструкции, капитальном и среднем ремонте пути. Для предохранения от вдавливания щебня в земляное полотно и загрязнения его грунтом земляного полотна, а также для уменьшения расхода щебня, его обычно укладывают на песчаную подушку толщиной не менее 20 см.
В удешевлении стоимости балласта, кроме совершенствования способов разработки и обеспечения максимальной механизации всех процессов по добыче и погрузке балласта, большую роль играет сокращение дальности перевозок от карьера до места укладки балласта в путь. Добиться сокращения дальности перевозок — насущная задача путейцев. В связи с этим на всех дорогах ведутся поиски новых залежей камня и песков.
Балласт должен отвечать следующим основным качествам.
Щебень может иметь зерна следующих размеров: от 25 до 70 мм, от 40 до 70 мм, от 25 до 40 мм и от 15 до 40 мм.
В щебне с частицами размером от 25 до 70 и от 40 до 70 мм допускаются зерна крупностью от 70 до 90 мм, а в щебне 25—40 и 15—40 мм — частицы размером от 40 до 90 мм, но в количестве не более 5% от общего веса щебня. Зерна менее установленных минимальных размеров для этих фракций допускаются также в количестве не более 5%, в том числе пылевидных частиц должно быть не более 1%.
Щебень должен быть чистым и не содержать кусков глины, растительного слоя почвы и других примесей.
Гравий сортированный состоит из зерен гравия и щебня размером от 5 до 40 мм.
В зависимости от количества в гравии зерен размером от 20 до 40 мм к нему добавляют щебень с зернами размером от 5 или 7 до 40 мм в определенных процентах (от 20 до 100%) к весу гравия.
Более крупные зерна гравия (40—45 мм) и щебня (40—70 мм) могут быть допущены в количестве не свыше 5% от веса сортированного гравия. Зерна размером менее 5 мм могут быть в количестве не свыше 5%, в том числе пылевидных частиц не более 1% от веса сортированного гравия.
Карьерный гравий состоит из гравийных и песчаных частиц. По техническим условиям требуется, чтобы гравийных частиц было не менее 50 и не более 80% от веса смеси, а песчаных частиц с зернами размером до 3 мм не менее 20 и не более 50% от веса смеси.
Допускаются в карьерном гравии отдельные зерна размером от 60 до 100 мм в количестве не более 5% по весу, а также частицы песка размером менее 0,5 мм в количестве не более 50% от веса песка.
Зерна непрочных горных пород (слабых известняков, слабых песчаников, выветренных гранитов и др.) допускаются не более 15% от общего веса гравия.
Пылевидных и глинистых частиц в карьерном гравии в процентах от веса смеси не должно быть больше, чем показано в табл. 17.
Таблица 17
Предельное содержание пылевидных и глинистых частиц в карьерном гравии
Ракушка представляет собой смесь целых и обломанных морских раковин. Она также применяется в качестве путевого балласта.
Ракушка должна содержать частицы размером от 0,5 мм и более в количестве не менее 50% от общего веса. В ракушке могут быть мелкие частицы (обломки, песок и др.) размером менее 0,1 мм в количестве не более 6% от общего веса, в том числе глинистые частицы не более 1,5%.
Пески являются худшим материалом для путевого балласта. Для укладки в путь они должны быть в основном кварцевые, а гравий и галька, содержащиеся в них в виде примеси, из прочных горных пород.
Пески бывают крупнозернистые (3—1 мм) с содержанием частиц размером более 1 мм не менее половины; среднезернистые пески (1—0,5 мм) с содержанием частиц размером более 0,5 мм не менее 50%; мелкозернистые с частицами 0,50—0,25 мм и тонкозернистые, размер частиц которых равен 0,25—0,1 мм. Пески, содержащие мелкозернистые и тонкозернистые частицы по весу больше половины, не разрешаются к укладке в путь.
Песок должен быть чистым. Примеси частиц размером менее 0,1 мм (пылеватые, глинистые и илистые частицы) допускаются в количестве не более 10% от общего веса, в том числе глинистых частиц не более 2%.
При производстве капитального и среднего ремонта пути не допускается производить подъемку на песчаный балласт, если старый балласт имеет загрязненность свыше 15% по весу. Если загрязненность балласта выше указанной, то делают вырезку старого балласта и замену его чистым.
В случае производства указанных работ с постановкой пути на щебеночный балласт можно допускать для песчаной подушки под щебень загрязненность не более 20% по весу. Такая же загрязненность допускается и для гравелистого балласта при всех видах работ.
При загрязнении балласта выше допускаемых норм обычно делают его вырезку и замену чистым. Такая работа производится при всех видах путевых ремонтных работ.
§ 21. ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ БАЛЛАСТНОГО СЛОЯ
Поперечным профилем балластного слоя называется его разрез плоскостью, перпендикулярной к оси пути.
Ширина балластного слоя поверху установлена: на однопутных линиях при щебеночном и сортированном гравийном балласте 3 м, при песчаном и ракушечном балласте — 3,1 м. На кривых участках, радиус которых равен или меньше 600 м, балластная призма из песка и ракушки уширяется на 10 см. На двухпутных линиях с общим земляным полотном ширина балластного слоя поверху в прямых частях пути принята при щебеночном и сортированном гравийном балласте 7,10 м, а при балласте песчаном, ракушечном и из карьерного гравия — 7,20 м.
В кривых участках пути двухпутных линий ширина балластного слоя поверху увеличивается на величину А, равную уширению междупутья в кривых. Откосы призмы из сортированного и карьерного гравия, ракушки и песка делают крутизной 1 : 1,5, а из щебня 1 : 1,25. Толщина слоя щебня или гравия под шпалами б — 25 см.
Рис. 88. Поперечные профили балластного слоя из щебня и сортированного гравия для однопутных участков
Рис. 89. Поперечные профили балластного слоя из щебня и сортированного гравия для двухпутных участков
Рис. 90. Поперечные профили балластного слоя из карьерного гравия, ракушки и песка для однопутных участков
Наименьшая толщина песчаной подушки в (в кривой при измерении по оси внутреннего рельса) при земляном полотне из всех грунтов, кроме скалы, щебня, гравия и чистого крупно- и среднезернистого песка 20 см; при земляном полотне из скалы, щебня, гравия и чистого крупно- и среднезернистого песка песчаную подушку не устраивают.
Возвышение наружного рельса в кривых h делают как за счет песчаной подушки, так и за счет балластного слоя.
Рис. 91. Поперечные профили балластного слоя из карьерного гравия, ракушки и песка для двухпутных участков
Как правило, толщина слоя а под шпалами из карьерного гравия, ракушки и песка при земляном полотне из всех грунтов, кроме скалы, щебня, гравия и чистого крупно- и среднезернистого песка, должна быть не меньше 35 см на главных путях и 30 см на станционных; при земляном полотне из скалы, щебня и гравия — 25 см; при земляном полотне из чистого песка — 20 см.
Поперечные профили балластного слоя приведены на рис. 88—91.