22 августа 2019 05:44

Восемь дней на стабилизацию

Опыт работы инженерно-геологической базы Нижегородского РЦДМ представлен на международной научно-технической конференции

Специалисты Горьковской железной дороги приняли участие в работе XVI международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». Чтения эти посвящены памяти профессора МИИТ Георгия Шахунянца, который внёс большой вклад в развитие путейской науки и практики. По его учебникам учились несколько поколений инженеров путей сообщения. Профессор Шахунянц длительное время был членом научно-технических советов МПС и Минтрансстроя, возглавлял секцию «Инженерная защита территории СССР» НТС Госстроя. На протяжении 25 лет он был председателем Комитета по земляному полотну министерств путей сообщения и транспортного строительства.

1.jpgРустем Гараев, начальник инженерно-геологической базы Нижегородского РЦДМ


С докладами от Горьковской железной дороги на конференции выступили начальник сектора организации скоростного движения поездов службы пути Горьковской ДИ Михаил Шишкин и начальник инженерно-геологической базы Нижегородского РЦДМ Рустем Гараев.


Сегодня «Волжская магистраль» представляет доклад Рустема Гараева (в сокращении), посвящённый непростой ситуации, которая сложилась на участке Тюрлема – Свияжск накануне чемпионата мира по футболу 2018 года, и её оперативной (в течение восьми дней) ликвидации:


«Эксплуатационная длина земляного полотна на ГЖД – 5334,4 км. Протяжённость земляного полотна со всеми видами дефектов и деформаций (осадки, сплывы, обвалы, оползни, карст, пучины и др.) – 450,6 км, или 8,75% от общей длины земляного полотна (по сети железных дорог – 9%).


Перегон Тюрлема – Свияжск в основном проходит по косогорной части, пересекая участки, изрезанные многочисленными оврагами с постоянными водотоками, понижением отметок слева направо в сторону второго пути.


Земляное полотно первого пути на 737 км ПК10 – 738 км ПК1 представлено полунасыпью-полувыемкой, расположено на косогоре, с пересечением лога. Высота выемки в полосе отвода достигает 8 м (борт косогора) слева по ходу километров. Откос выемки осложнён двумя овражными ложбинами с раскрытием 10–15 м, амплитудой 3–4 м. Высота насыпи до 8 м справа по ходу километров. Общий уклон слева направо по ходу километров. Крутизна откоса насыпи завышена, отсутствует обочина.


Водоотводные и искусственные сооружения соответствуют характеру местности. Нагорная канава расположена параллельно железнодорожному пути в 57 м от левой головки рельса. Кюветы слева и справа от железнодорожного пути с уклоном для отвода воды по ходу километров. На 738 км ПК2 расположена водопропускная труба.


Первый и второй пути находятся на раздельном земляном полотне. Земляное полотно под нечётный путь построено в 1931 году, под чётный – в 1965-м. Расстояние между путями на перегоне Тюрлема – Свияжск достигает 3,5 км.


По нечётному направлению путь бесстыковой, электрифицированный, год укладки – 2011-й (капитальный ремонт пути на новых материалах), рельсы Р65, шпалы железобетонные, эпюра шпал – 1860 шт/км, тип скреплений – АРС, балласт – смешанный щебень, загрязнён. Участок расположен в кривой радиусом 710 м.

Грузонапряжённость – 101,1 млн т брутто/км в год. Установленная скорость – 90/60 км/ч.

Данный участок с 737 км ПК10 по 738 км ПК1, первый путь, после выявленных деформаций поставлен на учёт как деформирующийся и неустойчивый.


10 мая 2018 года в 21.25 вагон-путеизмеритель выдал на 737 км ограничение скорости до 15 км/ч по набору неисправностей (оценен на 500 баллов – «неудовлетворительно»). В ночное время организована выправка пути силами ПЧ-21, выставлен круглосуточный пост наблюдения. Промеры производились после каждого прохода подвижного состава с докладом диспетчеру пути каждые два часа. Приказом ПЧ-21 скорость поднята до 40 км/ч.


11 мая с 8 часов утра проведён комиссионный осмотр верхнего строения пути, земляного полотна и полосы отвода. Видимых деформаций земляного полотна и трещин в нём не обнаружено.
У основания выемки, с левой стороны, в 10 метрах от оси пути, – незначительное скопление воды.


В 9.25 после осмотра и повторной выправки пути скорость поднята до 60 км/ч. Выставлены контрольные маячки по бровке основной площадки земляного полотна с привязкой поверочных точек к опорам контактной сети. Произведена вырубка кустарника и расчистка водоотводов. В среднем выправка пути проводилась через каждые 4 часа, просадки составляли 15 мм.


12 мая, 8 часов утра. При детальном визуальном осмотре специалисты Горьковской геобазы выявили на территории лесополосы, с правой стороны в пределах полосы отвода, на расстоянии 29–35 м от основания насыпи, поперечные трещины длиной от 1 до 5 м, раскрытием 5–10 см и параллельные земляному полотну трещины до выходного русла каменной трубы 737 км ПК2. Вниз по оврагу (по дну оврага постоянный водоток) у русла реки обнаружено оползание с отрывом бровки береговой части оврага высотой до 5 м.


Дополнительно к контрольным маячкам с левой и правой стороны от оси пути были выставлены
12 контрольных геодезических маркеров. Это обеспечивало возможность визуального и геодезического контроля их смещения.

Параллельно проводились инженерно-геофизические и геодезические работы.


В результате активных деформаций – выпоров грунтов основания и расползания откоса насыпи не зафиксировано. Установлено, что выявленное в первый день незначительное скопление воды у основания полувыемки имеет постоянный приток воды из грунтов откоса выемки. Кювет у основания выемки находится в нерабочем состоянии, происходит фильтрация воды слева направо под первый путь.

Перед проведением инженерно-геологических изысканий выбраны места установки бурового оборудования.


3.jpgПервая задача – определение устойчивости правого откоса полунасыпи. Расчёт устойчивости откосов насыпи произведён с использованием программы, разработанной специалистами МИИТ «Д.К.У 4.0».

Буровым станком УКБ 12/25 выполнено бурение девяти разведочных скважин по поперечнику, проходящему по оси выявленного георадаром балластного ложа, вертикальной мощностью до 2 м. Нижние скважины, пробурённые с правой стороны, позволили изучить разрез до глубины 10 м ниже основания насыпи.


С использованием мобильного бурового оборудования производилось разведочное бурение с отбором образцов грунта.

В каждую скважину погружалась видеокамера для выявления литологических слоёв малой мощности и обводнённости грунтов.


Для лабораторного определения физико-механических свойств грунтов отобраны и отправлены в Нижний Новгород в грунтовую лабораторию геобазы литологические образцы. Часть образцов обработана в вагоне-лаборатории геобазы с использованием полевой лаборатории Литвинова (ППЛ-9).


При бурении зафиксирован высокий уровень грунтовых вод. Выявлено два водоносных горизонта – на глубине 4 и 7 м. Фильтрация грунтовых вод происходит под земляным полотном слева (с откоса полувыемки) направо (в полунасыпь) по склону косогора, то есть слева направо по ходу километров. Первый от поверхности водоносный горизонт является напорным: уровень появления воды – 4 м, установившийся уровень – 2,2 м, то есть высота напора составила 1,8 м.


По результатам бурения литологический разрез в пределах нижней части откоса полувыемки представлен следующим образом. Балластный слой из смешанного щебня и песчано-гравийной смеси с остатками асбестовой крошки мощностью 0,4–0,5 м. Суглинки мощностью 2,5–4,1 м. Обводнённые разнозернистые пески мощностью 1,7–2 м (первый водоносный горизонт). Переслаивание суглинков различного состава мощностью до 3,3 м. Глины плотные с прослоями водонасыщенной супеси и песка (второй водоносный горизонт), вскрытой мощностью 1,1–1,7 м.


Всеми скважинами, пробурёнными слева и справа от основной площадки земляного полотна, вскрыт напорный водоносный горизонт, который на момент возникновения деформаций получил значительную подпитку талыми водами и атмосферными осадками. В результате этого, а также ввиду отсутствия дренажной системы с левой стороны пути, вблизи земляного полотна с верховой части косогора произошёл застой воды и усилилась фильтрация грунтовых вод под балластным слоем к низовой части косогора. Усиленная фильтрация грунтовых вод спровоцировала суффозионный вынос мелких частиц из водовмещающего песчаного слоя, что в совокупности с воздействием динамических нагрузок от подвижного состава и привело к появлению просадок верхнего строения пути.

Для дальнейшего мониторинга решено не производить тампонаж разведочных скважин, оставить их для гидрорежимных наблюдений.


В результате изысканий определены границы деформации пути протяжением 40 м, где отмечаются просадки основной площадки земляного полотна – с 737 км 960 м по 738 км.

В нижней части косогора на протяжении 100 м выявлены многочисленные продольные и поперечные трещины. С правой стороны по ходу километров на расстоянии 29 м от основания насыпи обнаружена основная линия отрыва грунта, идущая параллельно железнодорожному пути, протяжением 96 м. Максимальная ширина раскрытия трещины вдоль линии отрыва в плане составляет 0,35 м, а в профиле ступенька достигает 0,45 м. Ярко выражен язык оползня. На участке наблюдались места выхода грунтовых вод на дневную поверхность.


Выше земляного полотна на откосе косогора трещин и активных деформаций визуально не обнаружено.

По результатам изысканий 12 мая приняты решения по стабилизации земляного полотна. Участки полосы отвода расчищены от растительности для мониторинга трещин. Установлены маячки по трещинам для определения их динамики. Силами ПЧ ИССО устраивался приямок глубиной до первого водоносного горизонта 2 м, установлены две мотопомпы для сбора и откачки грунтовых вод в естественный водоток (река по дну оврага). Усилено круглосуточное наблюдение за нестабильным участком земляного полотна. При необходимости производилась выправка пути, инструментальные замеры с докладом диспетчеру каждые два часа.


Необходимо было принять решение: какими силами, в какие сроки и с использованием каких материалов производить противодеформационные мероприятия.


По результатам расчётов оптимального уклона и глубины залегания водоотводного дренажа, выполненных Горьковской геобазой, намечено устройство перехватывающего дренажа с левой стороны железнодорожного пути с 737 км ПК10 по 738 км ПК2 протяжением 170 п. м, с раскрытием полувыемки и выходом к существующей водопропускной трубе 738 км ПК2.


С 13 по 19 мая выполнено устройство продольного перехватывающего дренажа глубиной залегания 3,5–4 м. Во время работ постоянно производилась откачка воды, а также инженерно-геологические, геодезические и геофизические обследования участка, тампонаж трещин, не имеющих выхода воды на дневную поверхность.


20 мая завершены работы по устройству продольного перехватывающего дренажа, откачка воды. Поверхностное поступление воды отсутствовало. Гидрорежимные наблюдения в разведочных скважинах выявили общее понижение уровня грунтовых вод.


Проведён совместный осмотр косогора силами Куйбышевской, Свердловской и Горьковской геобаз. Повторно выполнен расчёт устойчивости откосов насыпи по программе «Д.К.У 4.0». По докладу круглосуточного поста, верхнее строение пути стабильно, косогор стабилен. Это подтверждалось геодезическими измерениями.


Мониторинг земляного полотна ведётся при помощи установленных геодезических маячков (40 шт.). В настоящее время замер рулеткой производится при осмотрах пути раз в месяц, геодезический контроль с использованием тахеометра – раз в квартал.

Данный участок земляного полотна за прошедший период стабилен, скорость движения поездов –
установленная».


Тематика XVI международной научно-технической конференции – железнодорожный путь для высокоскоростного движения и высоких осевых нагрузок, земляное полотно в сложных инженерно-геологических условиях. В конференции приняли участие представители Департамента технической политики и Управления пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры РЖД, АО «ВНИИЖТ», АО «ВНИКТИ», других отраслевых институтов, региональных центров диагностики пути, российских и иностранных компаний.