БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ
Назначение балластного слоя • воспринимать нагрузку от подрельсового основания и распределять ее на возможно большую площадь основной площадки земляного полотна; • обеспечивать стабильное проектное положение рельсошпальной решетки в процессе эксплуатации; • обеспечивать возможность выправки пути в плане и профиле за счет балластного слоя (рихтовкой, подбивкой) для компенсации неизбежных остаточных деформаций; • быстро отводить воду из балластной призмы и с основной площадки земляного полотна; • участвовать в формировании оптимальной упругости подрельсового основания; • иметь низкую электропроводность, обеспечивающую нормальную работу рельсовых цепей автоблокировки вне зависимости от погодных условий.
Требования к балластному материалу • быть твердым и прочным (для обеспечения износостойкости) и одновременно упругим (амортизационная способность); • быть достаточно крупным (стабильность положения рельсошпальной решетки) и одновременно мелким (ровная опорная поверхность под шпалами); • иметь зерна формы, близкой к кубической (улучшается износостойкость и распределяющая способность призмы), но одновременно снижается ее общая несущая способность; • содержать зерна вытянутой формы, прошивающие балластный слой (повышается устойчивость призмы), но одновременно имеющие повышенную ломкость под нагрузкой (растут осадки); • быть водо- и морозоустойчивыми.
Балластные материалы По происхождению, размерам частиц, их форме и способам обработки балластные материалы разделяются на щебеночные, асбестовые, гравийные и песчано-гравийные. Ранее применялись также песчаный и ракушечный балласты, сейчас не применяются
Щебеночный балласт Щебень получают дроблением горных пород из скальных пород (100% дробленых частиц) или из валунов и гравия (дробленых частиц ≥ 50%). Для балластировки главных путей железных дорог общего пользования применяется щебеночный балласт фракции 25 -60 мм (размер частиц).
Требования к щебню: • по зерновому составу. Количество зерен крупнее верхнего номинального размера (60 мм): от 60 до 70 мм ограничивается 5% по массе, а свыше 70 мм – не допускается; зерен, мельче нижнего номинального размера (25 мм) - не более 5%, в том числе частиц размером <0. 16 мм – 1. 5% по массе; • по прочности. Для балластной призмы путей 1 -3 классов должен применяться только щебень твердых пород марки И 20 (истираемость 20% потери массы) или У 25 (удар – 25 условных единиц). На путях 4 -5 классов может применяться щебень средней твердости (марки И 40 или У 50); • по содержанию зерен слабых пород. Допускается не более 10% массы зерен с пределом прочности при сжатии σ ≤ 20 м. Па; • по содержанию примесей. Не допускается содержание глины в комках, почвы растительного слоя и других органических примесей; • по морозостойкости. В зависимости от количества циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов без разрушения щебень подразделяется на марки Мрз 50 или Мрз 25 (последняя марки допускается с разрешения ОАО ‘РЖД”).
Щебеночный балласт, полученный из прочных магматических пород (граниты, габбро, диориты, сиениты, диабазы, базальты) является лучшим из современных балластных материалов. Достоинства щебеночного балласта: • долговечность; • высокая сопротивляемость осадкам шпал и их смещению в горизонтальной плоскости; • хорошие дренирующие, упругие и электроизолирующие свойства.
Асбестовый балласт – это песчанощебеночная смесь из отсевов дробления серпентинитов (отходов асбестового производства. В асбестовом балласте благодаря волокнам асбеста после увлажнения и уплотнения между зернами горной породы образуются прочные структурные связи, а на поверхности призмы – корка, непроницаемая для атмосферной воды и засорителей.
На сегодняшний день асбестовый балласт считается бесперспективным по следующим причинам: • очистка и его повторное использование невозможны, необходимы вырезка и вывозка загрязненной смеси; • необходимость захоронения огромных объемов загрязненного асбестового балласта, что представляет серьезную экологическую проблему; • по санитарным нормам при всех видах работ с асбестовым балластом (погрузка-выгрузка, укладка в путь, подбивка) необходимо принимать специальные меры по снижению его пыления, что трудно осуществимо на практике. Между тем вдыхание мелких волокон асбеста опасно для здоровья людей (асбестовый балласт канцерогенен).
Гравийный и гравийно-песчаный балласт Применяется на станционных, подъездных и соединительных путях, а также в качестве подушки под щебеночный балласт, допускается балластировка главных путей 4 -го класса. Представляет собой природную смесь, образовавшуюся в результате естественного разрушения горных пород. В зависимости от зернового состава делится на гравийный балласт (больше крупный частиц) и гравийно-песчаный.
Поперечные профили балластной призмы По конструкции различают балластные призмы: • однослойные (из любых балластных материалов, кроме щебеночного); • двухслойные (щебеночный или асбестовый балласт поверх песчаной или гравийно-песчаной подушки); • трехслойные (асбестовый балласт поверх щебеночного на песчаной подушке). Назначение балластной (обычно песчаной) подушки: • предотвращать взаимопроникновение щебня и грунта основной площадки земляного полотна; • экономия щебня; • предохранять грунт основной площадки от разжижения (весной), пересыхания и растрескивания (летом).
Размеры балластной призмы в зависимости от класса пути Класс пути Толщина балластного слоя под шпалой Толщина песчаной подушки Ширина плеча призмы Крутизна откосов призмы 1; 2 35/40 20 40/45 1: 1, 5 3 35/40 20 35/40 1: 1, 5 4 25/30 20 25/35 1: 1, 5 5 20 15 20/25 1: 1, 25/1: 1, 5 Примечание. В числителе – для деревянных шпал; в знаменателе – для железобетонных.
Поперечный профиль балластной призмы
Назначение плеча балластной призмы • повышает сопротивление сдвигу шпал, что особенно важно для бесстыкового пути; • увеличивает сопротивление выдавливанию балласта изпод торцов шпал, что особенно полезно при железобетонных шпалах, так как под ними наибольшие давления на балласт возникают у торцов шпал. Поверхность балластной призмы в прямых участках планируется горизонтально. Между ней и подошвой рельса должен быть просвет: • для обеспечения нормальной работы рельсовых цепей автоблокировки; • предотвращения коррозии подошвы рельса. Для этого верх балластного слоя должен быть на 3 см ниже верха деревянных шпал и в одном уровне с верхом средней части железобетонных шпал.
Работа балластного слоя характеризуется упругими и остаточными деформациями. Остаточные деформации балластного слоя происходят: • из-за постепенного его уплотнения за счет переупаковки зерен балласта под поездной нагрузкой и под вибрационным воздействием путевых машин; • из-за скола граней и абразивного износа частиц. • за счет выдавливания частиц (в шпальные ящики, за торцы шпал, в песчаную подушку) после предельного уплотнения балласта.
Сроки службы балластного слоя определяются: • процессами измельчения его частиц при ремонтах, текущем содержании пути и под поездной нагрузкой; • засорением и загрязнением щебня частицами перевозимых грузов, пылью, приносимой ветром и водой. В результате балласт загрязняется и теряет фильтрационную способность и устойчивость (появляются выплески).
Меры повышения устойчивости балластной призмы. Враги балласта: засорители в совокупности с водой. • • • Методы повышения прочности щебеночной балластной призмы: своевременная очистка щебня; глубокая очистка балластного слоя; омоноличивание балластной призмы (латексом, битумом, отходами нефтепереработки); укладка геотекстиля; динамическая стабилизация после ремонтов; омоноличивание нижнего слоя и песчаной подушки смолами.
Скачать презентацию БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ Назначение балластного слоя воспринимать
БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ.ppt