Применение щебня при строительстве железных дорог

Если двигаться вдоль железнодорожных путей или прогуливаться вблизи них, можно заметить, что основанием их в большинстве случаев служит толстая насыпь из щебня определенной фракции. Этот метод строительства железной дороги применяется повсеместно, поскольку считается одним из самых практичных, способных предотвратить преждевременное разрушение путей.

Зачем нужен щебень на железной дороге

За счет насыпанного щебня осуществляется фиксация шпал и рельсов, находящихся на его поверхности. Применение крупнофракцинного камня обусловлено тем, что все элементы могут осуществлять движение в момент прохода поезда, поэтому должен быть какой-то запас для того, чтобы при этом основание не разрушалось.

Помимо этого, щебень на железной дороге хорошо справляется с задачей отведения воды во время сильных дождей. За счет того, что применяется крупный камень, вода с легкостью просачивается между ним. Это позволяет избежать размывания путей, из-за которого пришлось бы надолго останавливать работу железной дороги, чтобы привести все в первоначальный вид. Дренажные свойства щебня настолько хороши, что транспортом можно пользоваться даже во время паводков, не опасаясь дальнейшего разрушения.

Разновидности и классификация

Разделить щебень на группы можно по нескольким параметрам. Первый — это его состав. В основном используются горные породы таких видов:

• сиенит;
• диорит;
• гранит и т. д.

Они могут как быть смешанными, так и присутствовать в моно виде.

Вторым важным критерием является средний и минимальный диаметр отдельных зерен. Он используется для описания характеристик щебня, и по нему есть строгий регламент, который должен соблюдаться для достижения максимальной прочности насыпи.

Технические требования

Большинство технических требований, применимых к щебню, используемому при стройке или ремонте железнодорожных путей, описаны в ГОСТе 7392-2002. Во время работ допускается применение материала, у которого диаметр отдельных фрагментов от 25 до 60 мм.

Чтобы оценить партию щебня, его просеивают через специальное калибровочное сито. При завершении этой операции должны получиться следующие результаты:

• Большинство камней должны иметь размер около 25 мм. Допускается их присутствие в количестве от 95% до 100%.
• Зерна диаметром 40 мм также могут составлять основное количество материала. Согласно стандарту, их может быть от 35% до 75%.
• Фрагменты размером до 60 мм должны встречаться редко. Зачастую их количество не превышает 5%.
• Камни размером около 70 мм не допускаются к использованию, поскольку являются слишком крупными и не могут обеспечить должное качество фиксации.

Существует еще ряд дополнительных параметров, которые должны соблюдаться при подготовке партии щебня для железной дороги. В их перечень входят следующие:

• Содержание лещадного камня не должно превышать 10-15%. В исключительных случаях допускается превышение этого показателя до 18%, однако только по согласованности с заказчиком, и после получения соответствующего подтверждения.
• При тестировании на сопротивляемость удару отдельные фрагменты должны показать результат, превышающий 75%.
• Во время тестирования на истираемость допускается потеря не более 25% общей массы загруженного в барабан материала.
• Слабые породы в составе должны отсутствовать. В некоторых случаях допускается их наличие в количестве, не превышающем 5% от общей массы.
• Есть стандарт и по устойчивости к морозу. Согласно его требованиям, минимальным классом, пригодным для строительства железнодорожных путей, является F50.

Преимущества и недостатки

Применение щебня на железной дороге связано с рядом преимуществ, а именно:

• Повышение устойчивости шпал за счет балластного щебня. Камни, находящиеся вокруг рельсовых опор, способны надежно их зафиксировать на одном месте, сохранив возможность совершать минимальные движения, необходимые для обеспечения комфортного прохода поезда. При этом поврежденную шпалу работники смогут без особых проблем извлечь для замены, если это потребуется.
• У щебня нет срока годности. Этот фактор делает его отличным вариантом для железнодорожных дренажных систем, и позволяет избежать расходов на изобретение дополнительных решений. Он может служить как на линиях с интенсивным движением, так и на заводских ветках, которые используются редко. При этом материал не будет терять своих свойств во время простоя.
• За счет большого количества камней, связанных между собой плотностью укладки, в процессе оказания на точку, находящуюся под шпалой, пикового давления, оно способно равномерно распространяться по всему материалу, что позволяет щебню выдерживать любую нагрузку. При этом он минимально изнашивается, благодаря этому обновлять насыпь приходится редко. Даже при интенсивной эксплуатации она способна прослужить несколько лет, прежде чем потребуется вмешательство строительной группы работников.

Не надо забывать о том, что природный щебень, добытый из горных пород, имеет и некоторое количество собственных недостатков. К ним относится:

• Снижение качества щебня при нахождении в воде. Если в процессе паводков образовалась местность, где вода застоялась надолго, необходимо реализовать дренаж. При длительном пребывании в сырости материал может начать разрушаться.
• Во время эксплуатации отдельные камни, подвергающиеся наибольшей нагрузке, постепенно истираются и превращаются в пыль. Поэтому насыпь приходится периодически обновлять, чтобы она могла продолжать выполнять свои основные функции.
• Наличие слабых осадочных пород в щебне может привести к преждевременному выпиливанию. Поэтому разработан ряд требований, позволяющих избежать применения некачественного материала во время строительства, поскольку впоследствии это может повлечь дополнительные расходы на восстановление насыпи. Это происходит из-за того, что индекс истираемости недостаточен, и фрагменты куда быстрее превращаются в пыль.

Срок службы

После изготовления насыпи и монтажа рельс проходит несколько этапов, подготавливающих ее к интенсивной эксплуатации. От того, насколько корректно они будут проведены, и зависит срок, в рамках которого прослужит основание из щебня. Эти этапы включают в себя следующие работы:

• Утрамбовка балластного слоя. Когда материал уложен правильным образом, единственной причиной деформации насыпи может стать частичное выдавливание фрагментов в пространство между шпалами. В остальном насыпь может оставаться стабильной на протяжении практически неограниченного времени.
• После того, как щебень получит свою долю загрязнения, может наступить процесс переформирования насыпи. Деформационные изменения усиливаются, однако не оказывают значительного влияния на процесс движения поездов.
• Если использовался щебень, добытый из прочных горных пород, то количество элементов, не подверженных износу, в его составе, может достигать 100%. Этот параметр особенно важен для последней стадии, когда происходит окончательное становление насыпи. Если применялась марка щебня М 20 или подобная, в которой фрагменты вулканического происхождения либо отсутствуют, либо наблюдаются в незначительных количествах, такое сооружение становится практически вечным.

В других случаях может потребоваться периодическая ревизия, чтобы устранить провалы, образовавшиеся под некоторыми шпалами из-за истирания части камней.