К земляному полотну второго пути предъявляются более высокие требования, чем к земляному полотну новой железной дороги. Это объясняется тем, что после сооружения земляного полотна в пределах перегона и укладки верхнего строения второй путь передается в постоянную эксплуатацию, минуя стадию временной эксплуатации.
Поэтому он сразу же воспринимает расчетную нагрузку от полновесных поездов с большими скоростями движения. Это обстоятельство требует большей стабильности земляного полотна второго пути. Другой особенностью земляного полотна второго пути является необходимость надежного контакта с земляным полотном существующего пути и улучшения условий его эксплуатации.
Особое внимание при сооружении земляного полотна следует уделять обеспечению безопасности движения поездов по действующему пути в период строительства и безопасности производства строительных работ. При проектировании земляного полотна под второй путь осуществляют увязку с решениями по реконструкции и использованию земляного полотна существующей дороги с учетом следующих схем размещения второго пути:
Схема I — второй путь размещают на общем земляном полотне в одном уровне с существующим. Это основная схема, ее применяют обычно на участках с благоприятными инженерно-геологическими условиями (рис. 73).
До возведения земляного полотна удаляют растительный слой (дерн) с откоса существующего пути и основания присыпаемой насыпи. На засылаемом откосе существующей насыпи убирают балластный шлейф и устраивают уступы шириной не менее 1 м с уклоном 0,01—0,03 в полевую сторону. При высоте досыпаемого глинистыми грунтами откоса насыпи более 8 м устраивают берму. Ширину бермы и крутизну откоса рассчитывают, при этом ширина бермы должна быть не менее 3 м.
Схема II — второй путь размещается в разных уровнях с действующим на существующем земляном полотне. По такой схеме сооружают земляное полотно в местах реконструкции действующего пути.
Схема III — второй путь размещают на раздельном полотне. По такой схеме строят второй путь в пределах подходов к большим и средним мостам, на участках со слабым основанием и в других неблагоприятных инженерно-геологических условиях, когда не может быть гарантирована устойчивость существующего земляного полотна при его нормальной эксплуатации в период сооружения земляного полотна второго пути.
Схема IV — второй путь размещают на общем двухпутном полотне по новой трассе при обходе участков, неблагоприятных по инженерно-геологическим и другим условиям. Выбор схемы размещения второго пути обосновывается технико-экономическими расчетами. Одно из основных условий, обеспечивающих высокое качество сооружаемых насыпей второго пути, — уплотнение грунтов насыпи в процессе се возведения. Хорошее уплотнение насыпи предотвращает оседание полевой бровки и откосов земляного полотна при эксплуатации.
Для грунтов насыпей вторых путей установлен коэффициент уплотнения, равный для верхнего метрового слоя насыпи 0,98 γmах, для остальной части насыпи — 0,95 ушах (γmах—максимальная плотность, г/см3; определяется методом стандартного уплотнения).
При проектировании второго пути следует максимально использовать существующие водоотводные, осушительные, укрепительные, защитные и другие устройства. Для того чтобы обеспечить механизированное производство земляных работ, необходимо при определении ширины присыпок учитывать габариты строительных и транспортных средств, а также организацию строительных работ в условиях эксплуатируемого земляного полотна существующего пути.
Верхний слой земляного полотна второго пути отсыпают из дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации не ниже, чем у песчаного балласта существующего пути:
- при резко выпуклом очертании поперечного профиля основной площадки существующего земляного полотна;
- если у основной площадки земляного полотна поперечный уклон в сторону второго пути (рис. 74);
- если основная площадка существующего полотна деформирована и сложена загрязненным балластом.
Земляное полотно второго пути сооружают из местных грунтов до проектной отметки в том случае, если у основной площадки уклон (не менее 0,02) в сторону, противоположную второму пути (рис. 75).
Выполнение этих требований обеспечивает устойчивость земляного полотна, предотвращает образование застоя воды и увлажнения грунта на контакте существующего и присыпаемого земляного полотна.
Конструктивное назначение дренирующего слоя в верхней части насыпи второго пути состоит в отводе свободной воды из грунтов существующего полотна, которая накапливается при выпадении атмосферных осадков, проникающих через балластную призму.
К числу особенностей сооружения земляного полотна вторых путей относятся:
- производство работ в стесненных условиях;
- необходимость обеспечивать безопасность движения поездов по действующему пути и безопасность труда персонала, занятого на возведении земляного полотна.
Кроме общих мер безопасности при строительстве земляного полотна вторых путей, дополнительно должны быть выполнены следующие требования:
- с момента предупреждения, подаваемого сигналистам о подходе поезда, работу экскаватора, бульдозера и других машин на уступе или в основании выемки на присыпаемой насыпи прекращать;
- стрелу экскаватора повернуть вдоль пути;
- ковш опустить на грунт;
- рабочих отвести в безопасное место;
- проверить состояние пути и соблюдение габарита.
С учетом выполнения этих дополнительных требований, особенно при интенсивном движении поездов, производительность землеройных и землеройно-транспортных машин будет несколько снижаться в связи с технологическими перерывами в их работе для пропуска поездов по действующему пути.
Производительность машин:
Пэп = КдПэ
где Кд — коэффициент, учитывающий снижение эксплуатационной производительности;
Пэ — эксплуатационная производительность машин.
В зависимости от высоты насыпи и интенсивности движения поездов коэффициент Кд = 0,88—0,95. С учетом этого коэффициента определяют потребность в машинах и механизмах при разработке проекта производства земляных работ на конкретных объектах.
Основные способы возведения земляного полотна — автоэкскаваторный (иногда с применением скреперов) и поездная возка при отсыпке верхней части насыпи дренирующими грунтами. В зависимости от высоты насыпи возводят по однополосной и двухполосной схемам.
По однополосной схеме отсыпают насыпи высотой до 3 м при движении автомобилей-самосвалов к месту укладки грунта задним ходом на расстояние до 50 м (рис. 76). Автомобили-самосвалы, бульдозеры и уплотняющие машины въезжают на насыпь по торцовой ее части, для чего насыпь отсыпают с продольным уклоном не круче 0,1. Длина концевых захваток до 100 м, промежуточных— не более 50 м. Насыпь возводят одновременно на двух захватках: на одной разгружают автомобили-самосвалы, на другой разравнивают и уплотняют грунт.
Насыпи протяжением до 500 м начинают отсыпать с концевых захваток 1 и 2, при отсыпке слоя на захватке 1 грунт разравнивают и уплотняют на захватке 2. Следующий слой отсыпают на захватке 2, а разравнивают и уплотняют на захватке 1. После отсыпки насыпи на 1 и 2 захватках до проектных отметок начинают работу на смежных захватках 3 и 4 в порядке, указанном для первых двух. В такой же последовательности выполняют работы на остальных захватках. На двух последних стыковых захватках насыпь возводят с подачей автомобилей-самосвалов по въезду, отсыпаемому одновременно с насыпью.
Насыпи большой протяженности отсыпают участками по 450—500 м. В границах каждого участка насыпи отсыпают, начиная с концевых захваток, на стыке которых отсыпают одновременно съезд для кольцевого движения катков.
Для отсыпки на концевых и промежуточных захватках автомобили-самосвалы разворачивают в уровне основания у начала захваток и задним ходом подают на насыпь по ее торцовой части. На стыковых захватках насыпь возводят с подачей автомобилей- самосвалов по въезду, отсылаемому одновременно с насыпью.
По двухполосной схеме (рис. 77) отсыпают насыпи высотой более 3 м с кольцевым движением или разворотом автомобилей-самосвалов на насыпи. Если проектная ширина насыпи недостаточна для двухполосного ведения работ, то ее можно временно увеличить. После возведения насыпи грунт с временного уширения срезают с откосов и укладывают в верхнюю часть отсыпаемой насыпи.
При грузоподъемности автомобилей-самосвалов 4,5 т и толщине отсыпаемого слоя 40 см ширина насыпи В0 = 5,2 м, а при толщине 50 см B0 = 5,05 м; при грузоподъемности автомобилей-самосвалов 7 т ширина насыпи соответственно должна быть 5,95 и 5,80 м. В продольном направлении насыпи делят на две полосы: на одной полосе производится разгрузка грунта, другая полоса служит для проезда автомобилей-самосвалов. Работы ведут одновременно на двух захватках: на одной грунт разгружают, на другой — разравнивают и уплотняют.
Выемки рекомендуется разрабатывать экскаваторами-драглайнами одним или двумя уступами (ярусами) торцовым забоем. При автомобильной возке грунта автомобили-самосвалы устанавливают в уровне стоянки экскаватора (рис. 78). Каждый следующий ярус разрабатывают драглайном, установленным на верхней площадке яруса. Экскаватор работает челночным способом, грунт набирают ковшом сзади автомобиля-самосвала, установленного на расстоянии 2,5—3 м от откоса забоя на нижней площадке яруса. Автомобили-самосвалы подают в забой задним ходом, а при разработке выемок, ширина которых достаточна для разворота машины,— передним ходом с разворотом у места погрузки.
Особенностью возведения насыпей второго пути на болотах является требование производить выторфовывание посекционно — 10—50 м в зависимости от глубины траншеи, плотности и устойчивости торфа. Это должно быть указано в рабочих чертежах. Траншеи засыпают с «головы», с устройством через каждые 50 м разъездов для разворота и обгона автомобилей-самосвалов.
Верхнюю часть насыпи из дренирующего грунта отсыпают в зависимости от предоставления «окон» для разгрузки землевозных поездов (вертушек) из думпкаров с первого действующего пути или комбинированным способом.
Комбинированный способ отсыпки применяют в том случае, если вертушки выгружают дренирующий грунт на соседних станциях или разъездах, а затем доставляют его автомобилями-самосвалами и отсыпают в верхний слой насыпи.
Для предотвращения засорения щебеночного балласта существующего пути дренирующим грунтом необходимо перед выгрузкой грунта из думпкаров откосную часть балластной призмы покрывать со стороны междупутья мешковиной, полиэтиленовой пленкой или щитами. После уборки грунта в насыпь второго пути защитное покрытие используют на следующем участке.
Разгруженный дренирующий грунт планируют по всей ширине насыпи отвалом бульдозера, установленным под углом к оси трактора. Грунт уплотняют навесными на тракторах грунтоуплотняющими машинами или пневмокатками. Перед выводом землевозного поезда с перегона на раздельный пункт после разгрузки необходимо очистить от грунта борта думпкаров, концы шпал и рельсы с обеспечением габарита и привести землевозный поезд в транспортное состояние.
При комбинированном способе доставки дренирующего грунта перегрузочные временные карьеры целесообразно размещать на раздельных пунктах со стороны второго главного пути, устраивая разгрузочный путь, если это возможно, на проектной оси главного пути.
Дренирующий слой насыпи высотой до 3 м отсыпают автовозкой по однополосной схеме, а насыпей высотой более 3 м — по двухполосной. На 1 км расходуется дренирующего грунта от 3 до 6 тыс. м3.
Шлейфы и растительный слой срезают с откосов насыпей существующего пути автогрейдерами, универсальными экскаваторами-планировщиками или бульдозерами, оборудованными откосниками. Эти работы должны выполняться до нарезки уступов.
Проектирование земляного полотна и разработка выемок всегда представляют особую сложность при постройке вторых путей на тех перегонах, где встречаются скальные породы. Эта сложность обусловлена необходимостью предоставления «окоп» для производства буровзрывных работ, которые управления железных дорог из-за большой интенсивности движения поездов предоставляют строителям в ограниченном количестве и малой длительности. Поэтому на стадии разработки технического проекта следует рассматривать варианты обходов скальных выемок на раздельном полотне.
Скальные выемки создают разрыхлением породы взрывом с последующей разработкой грунта экскаваторами, оборудованными обычными ковшами или ковшами активного действия. Для рыхления трещиноватых скальных пород до VI категории рекомендуются рыхлители на мощных тракторах (300—400 л. с.). При выборе способа разработки скальных выемок учитывают геологическое строение пород, слагающих выемку, ее глубину и протяженность, проектный поперечный профиль, а также возможность предоставления «окон» и их -продолжительность.
Основной технологической схемой является разработка скальных выемок экскаваторами с обоих торцов на всю ширину и по всему поперечному сечению выемки с погрузкой породы в автомобили-самосвалы при повороте стрелы экскаваторами на 180°. Работа ведется двумя захватками: на одной захватке производят буровые и взрывные работы, на другой грузят породы экскаватором в автомобили-самосвалы.
Действующий рельсовый путь в выемке ограждают деревянным настилом. Попавшую на путь породу при взрывах убирают бульдозерами. По опыту треста «Трансвзрывпром» в одно «окно» продолжительностью 3 ч можно в зависимости от характера скальной породы разрыхлить от 200 до 600 м3 грунта.