Трассирование обходов барьерных мест
Барьерные места и назначение обходов. На многих железных дорогах, проектируемых в сложных природных условиях, встречаются участки трассы, на строительство которых требуется значительно больше времени, труда, финансов, чем на сооружение смежных более простых участков. Такие сложные участки называют барьерными местами. К барьерным объектам относятся тоннели, большие мостовые переходы, виадуки, очень высокие насыпи, глубокие выемки. Для ускорения укладки сплошного рельсового пути и открытия в установленный срок сквозного движения поездов на строящейся линии, а иногда и для снижения первоначальных строительных затрат проектируют и сооружают обходы барьерных мест.
По продолжительности действия обходы подразделяют на краткосрочные, временные и долговременные.
Краткосрочные обходы предназначаются для организации рабочего движения поездов со строительными материалами, конструкциями, строительной техникой и используются в течение короткого периода времени, как правило, не более года.
Временные обходы предназначаются для использования в течение нескольких лет и могут применяться в период временной эксплуатации линии для перевозки строительных и хозяйственных грузов.
Долговременные обходы предназначаются для эксплуатации в течение длительного времени до сдачи линии в постоянную эксплуатацию. При соответствующем обосновании такие обходы могут использоваться и после сдачи линии в постоянную эксплуатацию.
Трасса обходов. По расположению трассы обхода относительно постоянной трассы несколько условно различают смежные и дальние (глубокие) обходы [5]. Смежным называют обход, ось которого располагается в непосредственной близости (примерно до 1 км) от проектной трассы и положение которого может быть определено расчетом. При этом в целях сокращения объема бросовых земляных работ путь на части обхода может располагаться на общем земляном полотне с постоянным путем (рис. 4.28). В этом случае расстояния между осями постоянного пути и временного обхода (с, и с2 на рис. 4.28) рассчитываются в зависимости от разности уровней этих путей: на части обхода, где временный путь располагается в более глубокой выемке по сравнению с постоянным путем (сечение А - А на рис. 4.28),
Смежный обход целесообразно проектировать в такой последовательности: проектируют продольный профиль обходного пути и определяют образующуюся разницу в уровнях постоянного и обходного путей Ah в характерных точках; назначают типы поперечных профилей земляного полотна обходного пути, исходя из значений Ah и местных условий; вычисляют величину потребного удаления оси обхода от постоянного пути с в характерных точках; исходя из значений с проектируют план обхода и определяют окончательные величины с; окончательно проектируют поперечные профили земляного полотна.
Глубоким обходом называют обход, трасса которого находится на значительном удалении (более 1—2 км) от оси постоянного пути. При трассировании таких обходов нужно учитывать следующие положения [35].
Трассу обхода целесообразно приближать к карьерам (земляным, балластным) с тем, чтобы эти материалы могли быть использованы при сооружении и обхода, и постоянной трассы.
При трассировании обходов необходимо учитывать возможность использования в будущем участков обхода и отдельных его сооружений в хозяйственном освоении района строительства дороги.
При выборе направления обхода следует избегать частых пересечений его трассы с трассой будущего постоянного пути. Если возникает необходимость таких пересечений, то для упрощения переключения движения поездов с одной трассы на другую целесообразно располагать оба пути в одном уровне.
При проектировании обходов больших тоннелей трассу обхода следует располагать с учетом создания благоприятных условий для завоза необходимого оборудования к порталам тоннеля и размещения поселков строителей тоннеля.
На трассе обходов перевальных тоннелей с целью сокращения длины и объема работ по сооружению обхода может быть целесообразным применение тупиковых заездов по примеру временного обхода тоннеля на Китайской Восточной железной дороге (см. рис. 4.13).
Продольный профиль и план обходов. Нормы проектирования трассы обходов устанавливают с учетом необходимого сокращения объемов работ и сроков строительства обходов при одновременном обеспечении безопасности их эксплуатации.
Величину ограничивающего уклона продольного профиля обходов устанавливают на основе технико-экономических расчетов в зависимости от топографических условий местности и во взаимосвязи с нормой массы поезда и значением руководящего уклона постоянной трассы, а также с учетом продолжительности эксплуатации обхода. Максимальный уклон, как правило, не должен превышать 30 %о на долговременных обходах и 40 %с на временных и краткосрочных обходах [5]. Более крутые уклоны допускается предусматривать при соответствующем обосновании на участках обходов, требующих выполнения больших объемов земляных работ. В этих условиях на долговременных обходах наибольшие уклоны определяют в соответствии с мощностью и тормозным оснащением (электрический тормоз) используемых локомотивов, но не более 40 %с, а на краткосрочных обходах — 50 %о [5].
Сопряжения смежных элементов продольного профиля на обходах проектируют согласно СТН Ц-01-95 по нормам железных дорог IV категории при полезной длине приемо-отправочных путей 850 м, т. е. наибольшую рекомендуемую алгебраическую разность смежных уклонов Д/н принимают
равной 13 %о, а наибольшую допускаемую разность уклонов — 20 %с при длине элементов профиля /н равной 200 м. В трудных условиях допускается увеличивать алгебраическую разность уклонов Д;н до 30 %о при длине элементов профиля /и не менее 100 м.
Смежные элементы продольного профиля при алгебраической разности их крутизны на долговременных обходах более 6,3%о, временных — более 8,9 %с и краткосрочных — более 12,6 %с сопрягаются в вертикальной плоскости кривой радиусом не менее 2000, 1000 и 500 м соответственно [5]. На выпуклых переломах профиля радиус вертикальных кривых должен быть не менее 1000 м также и на краткосрочных обходах с целью предотвращения саморасцепа вагонов в поезде [20].
Радиусы криволинейных в плане участков пути обходов следует согласно Методическим рекомендациям [5] принимать в соответствии с табл. 4.1.
обосновании допускается применение кривых радиусами 2500, 3000 и 4000 м. При эксплуатации обходов, обслуживаемых маневровым порядком, и при обращении локомотивов промышленных предприятий радиусы кривых допускается уменьшать до 160 м. В трудных условиях для лучшего вписывания обхода в рельеф местности допускается применение составных кривых разных радиусов.
Длины переходных кривых на обходах рекомендуется [5] принимать по табл. 4.2.
При невозможности устройства переходных кривых по нормам табл. 4.2 допускается проектировать их меньшей длины, определяемой по расчету в зависимости от проектируемого для данной кривой возвышения наружного рельса и уклона отвода возвышения. Уклоны отвода возвышения на долговременных, временных и краткосрочных обходах принимают соответственно 1; 2 и 3 %о.
Прямые вставки между начальными точками переходных кривых, а при их отсутствии — между круговыми кривыми принимаются на обходах меньшей длины, чем на постоянной трассе. Согласно Методическим рекомендациям [5] на долговременных обходах прямые вставки могут быть длиной 50 м, а на временных и краткосрочных обходах — 30 м. В соответствии с СТН Ц-01-95 в трудных условиях на временных участках трассы, сооружаемых на период строительства, прямые вставки между переходными кривыми допускается не устраивать. При отсутствии переходных кривых прямые вставки можно не устраивать, если не предусматривается возвышение наружного рельса в кривых.
Примеры проектирования и строительства обходов барьерных мест. В практике железнодорожного строительства есть много примеров сооружения обходов барьерных объектов, которые оказали существенное влияние на организацию строительства, позволили раньше организовать рабочее движение поездов, что дало заметный экономический эффект. Характерные примеры обходов барьерных мест были при строительстве Байкало- Амурской магистрали. Некоторые из них приведены ниже.
Временный обход Байкальского тоннеля [4]. Байкальский тоннель протяженностью 6,7 км являлся барьерным местом для ритмичного продолжения строительства БАМа дальше на восток. Поэтому был разработан проект временного обхода тоннеля (рис. 4.29). Длина обхода - 16,3 км, ограничивающий уклон продольного профиля - 40 %о, минимальный радиус кривых — 180 м. Протяженность участков с ограничивающим уклоном составила около 70 %, длина криволинейных участков достигает почти 50 % обшей протяженности обхода, из них более половины (по длине) - кривые радиусов 300 м и менее.
Строительство обхода продолжалось 5 месяцев. Объем земляных работ составил около 60 тыс. м3 на 1 км (по некоторым данным значительно больше), было построено девять металлических гофрированных труб, восемь мостов с пакетными пролетными строениями на деревянных и металлических опорах и через р. Кунер- му большой мост со сборно-разборными пролетными строениями на опорах из инвентарных металлических конструкций.
По завершении строительства обхода сразу же началась его эксплуатация, обес-печившая доставку необходимого оборудования и материалов на восток за тоннель, которая продолжалась более 5 лет до ввода тоннеля в эксплуатацию. Движение по-ездов по обходу осуществлялось с использованием нескольких тепловозов, разме-шенных в голове и хвосте поезда.
Обход мысовых тоннелей вдоль озера Байкал [4]. Первоначально в проекте БАМа трасса вдоль северной оконечности озера Байкал (между Северобайкальском и Нижнеангарском) была проложена по берегу озера. Предусматривалось укрепление прибрежной насыпи бермой шириной 40 м из горной массы с пятитонными каменными глыбами, а также разработка на участках скальных прижимов полувы- емок с высокими нагорными откосами. В процессе экспертизы проекта береговой вариант трассы был отклонен, ввиду значительной сложности сооружения полувы- емок с нагорными откосами высотой до 210 м и недостаточной защиты земляного полотна от размыва волногасяшими бермами при высоте волны более 5 м. Кроме того, не обеспечивалась зашита насыпи зимой от разрушения надвигом льда при высоте торосов до 8 м. Взамен берегового был предложен вариант частичного смешения трассы в сторону косогора с расположением пути в тоннелях на наиболее выступающих участках скальных прижимов. В результате на прибайкальском участке БАМа началось строительство четырех двухпутных мысовых тоннелей обшей протяженностью 5,1 км (рис. 4.30).
Согласно проекту организации работ окончание строительства тоннелей преду-сматривалось в 1985 г. Это привело бы к шестилетней задержке укладки пути на восток от Северобайкальска. Поэтому было решено построить обход тоннелей у уреза Байкала (см. рис. 4.30). Строительство железнодорожного обхода на совмещенном земляном полотне с притрассовой автомобильной дорогой протяженностью 9,4 км было начато в 1977 г. и завершено в июле 1979 г. Впоследствии железнодорожный обход был электрифицирован и стал хорошим дублером тоннелей, а автомобильная дорога, расположенная на его берме, эксплуатируется и сейчас.
Обход Улагирской петли с большим мостом через р. Улагир (рис. 4.31) [5]. Постоянная трасса БАМа на данном участке, пересекая р. Улагир металлическим мостом 3x34,2 м и вписываясь в узкую долину кривыми радиуса 400 м, врезается в оба склона долины глубокими выемками. Объем земляных работ в выемках составляет почти 400 тыс. м\ а объем подходных к мосту насыпей, высота которых достигает 23 м, превышает 550 тыс. м3. Наряду с такой концентрацией земляных работ на трехкилометровом участке, строительство осложнялось задержкой поставки про-летных строений постоянного моста. Поэтому было решено построить краткосрочный обход данного участка.
Длина обхода — 2,7 км, максимальный уклон продольного профиля пути - 37 %с, минимальный радиус кривых - 200 м. Земляное полотно на обходе отсыпано невысокими насыпями, в одном месте сооружена фильтрующая насыпь. Насыпь обхода в долине р. Улагир построена частично в теле постоянной насыпи (по схеме, приведенной на рис. 4.28 — сечение В — В). Общий объем земляных работ по сооружению обхода составил 225 тыс. м3. Срок эксплуатации обхода — 6 месяцев.
Обход Северо-Муйского тоннеля [4]. Строительство самого длинного на БАМе Северо-Муйского тоннеля (15,3 км) началось в 1977 г. Тоннель пролегает в очень сложных инженерно-геологических условиях, в местности с сейсмичностью 9—10 баллов. По техническому проекту предстояло пересечь 26 тектонических зон, сложенных разрушенными и обводненными породами. Фактические условия оказались значительно сложнее. При проходке “Ангараканского размыва” произошли многочисленные выбросы водокаменной массы объемом в сотни и тысячи кубических метров в час. В сентябре 1979 г. сооружение тоннеля резко замедлилось. Стало очевидно, что задержка укладки верхнего строения пути с запада не обеспечит своевременную подачу строительных материалов и оборудования на участок вос-точней Северо-Муйского тоннеля для строительства моста через р. Витим, Кодар- ского тоннеля и укладки верхнего строения пути на смычку с востока. Поэтому было принято решение построить временный железнодорожный обход Северо-Муйского тоннеля (рис. 4 32). Этот однопутный обход длиной 26,4 км с уклоном 40 %о и минимальным радиусом кривых 250 м строился с конца 1979 г. по 1982 г. По этому обходу в течение 6,5 лет тепловозами ТЭМ2, оборудованными реостатными тормозами для обеспечения безопасности движения по 40-тысячным спускам со скоростью 25 км/ч, перевезено много тысяч поездов массой 1500 т и более.
Временный обход эксплуатировался до 1989 г., когда вступил в строй постоянный обход Северо-Муйского тоннеля. Этот обход протяженностью 54,3 км с максимальным уклоном 18 %о и наименьшим радиусом кривых 300 м построен в качестве второго главного пути БАМа на участке пересечения Северо-Муйского хребта. Линия строилась с 1985 г. по 1989 г. Дорога электрифицирована, на ней кроме двух мысовых тоннелей длиной 1,71 и 0,75 км сооружены и другие крупные искусственные сооружения: виадук 10 х 34,2 м, эстакада 10 х 16,5 м, четыре противолавинных галереи общей протяженностью 510 м.
Обход тоннелей на пересечении хребта Сихотэ-Аяинь [4]. При проектировании в 1939—1940 гг. восточного звена БАМа — железнодорожной линии Комсомольск- на-Амуре — Советская Гавань при пересечении Сихотэ-Алиньского хребта были предусмотрены два тоннеля: перевальный протяженностью 1890 м и бортовой длиной 330 м. Трасса на участке пересечения хребта проектировалась уклоном двойной тяги 17,5 %о (руководящий уклон на линии, как и на всем протяжении БАМа, - 9 %с). При строительстве дороги в трудные военные годы (1943—1944) в целях сокращения объемов строительных работ, удешевления строительства и ускорения ввода линии в эксплуатацию был разработан вариант обхода Сихотэ-Алиньских тоннелей (рис. 4.33). По этому варианту была построена железная дорога с уклоном тройной тяги 25 %о на пересечении хребта, с минимальным радиусом кривых 200 м. Несмотря на такие параметры трассы, объем земляных работ на обходе очень велик: высота насыпей при пересечении логов составляет 20 м и более, глубина выемок достигает 25 — 30 м по оси линии, а высота нагорных откосов — 90 м. Долговременный обход Сихотэ-Алиньских тоннелей продолжает эксплуатироваться по настоящее время.
Изыскания и проектирование железных дорог. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 288 с..
