Эффективность применения теплоизоляции земляного полотна на пучинистых участках железнодорожного пути (стр. 5 )

-за десятилетний период наблюдений (1988 по 1998 г. г.) Новосибирской метеостанции;

- по наиболее холодному году, каким оказался 1996 г.;

- по самому малоснежному году.

По результатам расчетов построен график, представляющий линейную зависимость глубины промерзания от среднегодовой температуры поверхности, который позволяет оценить возможное увеличение высоты пучения в аномально холодные и малоснежные годы (рис.4).

В третьей группе экспериментов изучалась зависимость величины пучения от вида промерзающего грунта. Данные по теплофизическим свойствам грунтов приняты на основании инженерно-геологических исследований главного хода Западно-Сибирской железной дороги.

В качестве промерзающего слоя рассматривались три вида грунта: супесь, суглинок, глина. Плотность, влажность, число пластичности приняты равными наиболее распространенным для Западно-Сибирской железной дороги.

Полученные результаты показали, что глина и супесь обладают схожей степенью промерзания и в равнозначных условиях промерзают одинаково. Суглинок заметно отличается от других глинистых грунтов. По степени пучинистости он является наиболее опасным и при новом строительстве желательно избегать его применения в земляном полотне.

График зависимости величины пучения от среднегодовой температуры поверхности

Рисунок 4.

Проведенные машинные эксперименты позволили сделать вывод о самом неблагоприятном, по величине пучения, сочетании: теплая малоснежная зима, грунт под основной площадкой – маловлажный пылеватый суглинок.

В заключительном разделе даны рекомендации по применению противопучинных мероприятий для условий, аналогичных Западно-Сибирской ж. д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты математического моделирования процессов промерзания подрельсового основания для различных исходных условий, подтвержденные экспериментальными наблюдениями на опытных участках, позволил рекомендовать упрощенную формулу для расчета толщины пенополистирола h (см.):

,

где Ω – сумма морозоградусосуток;

δ – толщина оставляемых под покрытием балластных отложений, м.

С целью уменьшения толщины h на участках пучинных деформаций, превышающих 25 мм., наиболее эффективной представляется противопучинная конструкция подрельсового основания, состоящая из щебеночной балластной призмы толщиной 0,5 м., отсыпанной по слою асбестовых отходов толщиной 0,2 м., под который уложен пенополистирол толщиной (h-2) см., подстилаемый покрытием из геотекстиля «Комитекс» марки Геоком ДТМ – 360 с поверхностной плотностью не менее 360 г/см2., так как каждые 10 см. асбеста эквивалентны 1 см. пенополистирола, то его толщина может быть уменьшена на (2…3)см. Наряду с теплоизолирующим воздействием асбестовые отходы защищают пенополистирол от механических повреждений.

Применение именно этой марки геотекстильного материала обосновано испытаниями, проведенными на кафедре «Путь и путевое хозяйство» Сибирского Государственного Университета Путей Сообщения и показавшими его практическую водонепроницаемость.

На участках пути с неравномерными пучинами высотой (20…25)мм. рекомендуется укладка пенополистирола толщиной (4…6)см. (по расчету) с щебеночным балластом толщиной 0,5м.

При высоте пучинных горбов менее 20 мм. их ликвидация может быть достигнута укладкой пенополистирола толщиной 4см. при нормативной толщине балластной призмы.

На участках равномерного пучения, подготавливаемых к укладке бесстыкового пути, деформации исключаются укладкой геотекстиля «Комитекс С – 1».

Еще одним резервом снижения объема теплоизоляции является его сочетание с геотекстилем: в этом случае влажность пучинистого грунта под балластными отложениями не превысит влажности на границе раскатывания WР, что исключает возможность появления коренных пучин.

Данные рекомендации существенно снижают объемы использования пенополистирола, толщина которого на большом протяжении пучинистых участков составляла до недавнего времени (10 … 15) см. Проведенные нами исследования показали, что даже в отсутствие слоя асбестовых отходов эти цифры завышены, так как они назначались из условия полного выведения глубины промерзания из зоны пучащегося грунта. Между тем, промерзание этого грунта на глубину (0,2…0,3)м. вполне допустимо, так как оно может произойти лишь в марте – апреле, когда миграция влаги из талого слоя к ледяным линзам невозможна, а значит, отсутствуют предпосылки к росту пучинных горбов.

Требуемая эффективность использования пенополистирола достигается не только обоснованным назначением его толщины, но и соблюдением следующих условий:

1. Тщательная подготовка дна вырезки с уклоном в сторону откоса не менее чем 40 ‰ и удаление с его поверхности частиц щебня: контроль качества планировки поверхности должен быть направлен на исключение местных углублений и резкого изменения уклона планирования, могущих вызвать излом уложенных плит.

2. Обеспечение ширины вырезки не менее чем (4,7…5,2)м для укладки плит пенополистирола длиной (4,5…5,0)м. в зависимости от суммы морозоградусосуток, с обязательной засыпкой торцов пенополистирола с целью исключения бокового промерзания грунта и механического повреждения.

3. Устройство сопряжений по краям теплоизолируемого участка путем раскладки плит пенополистирола с просветами между ними от 0,05м. до 0,50 м. по длине сопряжения

4. Надлежащая культура производства работ при стыковке плит между собой, не допускающая зазоры и изломы плит пенополистирола. На участках сопряжения требуется фиксация плит и их покрытие балластом во избежание смещения относительно проектного положения.

В целом выполненные исследования позволяют оптимизировать применение теплоизолирующих покрытий в зависимости от величины пучения, сочетая их с использованием геотекстиля и асбестовых отходов, что повысит эффективность противопучинных устройств и снизит затраты железных дорог по устранению морозных деформаций пути.

Основные положения диссертации опубликованы в работах автора:

1.  Цигипов вопросы борьбы с пучинами на железной дороге// Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе/ Научно-практическая конференция - Новосибирск: СГУПС, 2001. – С. 283-284.

2.  Цигипов наблюдений за промерзанием теплоизолированного земляного полотна// ВУЗы Сибири и Дальнего Востока Транссибу/ Региональная научно-практическая конференция - Новосибирск: СГУПС, 2002. – С. 135-136.

3.  Цигипов обоснование укладки пенополистирольного покрытия для предотвращения пучинообразования// Современные научно-технические проблемы железнодорожного транспорта/ Научно-практическая конференция – Екатеринбург: УрГУПС, 2003.

Подписано в печать 24.12.2003

Объем 1,75 печ. л. Тираж 70 экз.

Заказ № 000

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа

Новосибирск,