Реконструкция водопропускных труб

При неудовлетворительном состоянии конструктивных элементов водопропускной трубы (секций и звеньев, входных и выходных оголовков) и значительном снижении прочности, как правило, осуществляют замену старой трубы новой. При этом в зависимости от высоты насыпи, наличия специализированного обору­дования, возможности получения «окон», условий производства работ применяют один из следующих способов сооружения трубы: открытый, комбинированный, щитовой и продавливания на­сыпи [1].

Открытый способ сооружения новых труб используют при небольшой высоте на­сыпи (до 5–6 м). При этом способе сооружение новой трубы в пределах существующей насыпи производится в открытом котловане с естественными откосами, который перекрывают временным разгрузочным па­кетом (рис. 4.26, а) [1].

Рис. 4.26. Схемы сооружения новой водопропускной трубы при замене старой: а – открытым способом; б – в прорези; в – комбинированным способом; 1 – шпунтовое ограждение; 2 – фундамент трубы; 3 – новая труба; 4 – разгрузочный пакет; 5 – крепление прорези

С целью уменьшения объема земляных работ и длины разгрузочного пакета над трубой устраивают прорезь с распорным креплением еестен (рис. 4.26, б). В поперечной прорези выполняют работы по сборке трубы. Затем прорезь заполняют грунтом с постепенной разборкой крепления и тщательной утрамбовкой грунта насыпи. В последнюю очередь сни­мают разгрузочный пакет. При высоте существующей насыпи 8–10 м находит применение комбинированный способ сооружения трубы. Комбинированный способ включает в себя разработку открытого котлована в верхней части насыпи, перекрываемого разгрузочным пакетом небольшой длины, а также сооружение прорези в ее основании (рис. 4.26, в)[1].

Выполнение работ по замене трубы открытым способом сопровождается значительными трудностями, связанными с необходимостью перерыва движения поездов, демонтажа верхнего строения пути, разработки грунта земляного полотна с привлечением землеройной, транспортной и грузоподъемной техники. Альтернативой, исключающей все перечисленные недостатки, является бестраншейный способ прокладки водопропускных труб. Как правило, его применяют при высоте насыпи 10 м и более. К бестраншейному способу сооружения новых труб при реконструкции относят методы продавливания трубы через насыпь, горизонтального бурения и прокола.

Рис. 4.27. Сооружение новой трубы методом продавливания: 1 – упорная рама; 2 – домкраты; 3 – звенья трубы; 4 – ножевое кольцо

Продавливание трубы через насыпь является одним из прогрессивных способов реконструк­ции трубы при наличии хороших грунтов. Рядом со старой трубой продавливают новую бесфундаментную (железобетонную или металлическую) при помощи домкратов и специальных опорных устройств. Метод основан на последовательном вдавливании в грунт звеньев трубы, разработки грунта внутри трубы и удалении его посредством шнековой установки. По ходу продвижения тела трубы в на­сыпь промежуток между трубой и домкратами заполняют прокладками, толщина которых соответствует максимальной длине выдви­гае­мого штока домкрата. С переме­щением трубы на длину очередной секции прокладки убираются, и в освободившееся пространство произ­водят укладку новой секции. Переднюю часть направляющей секции трубы для облегчения продвижения в насыпи оформляют в виде ноже­вого кольца (рис. 4.27) [1].

В современных условиях в системе железнодорожного транс­порта применяется специальный комплекс для сооружения железобетонных водопропускных труб методом продавливания через насыпь, в со­став которого входят щит и домкратные станции. Средний темп продвижения трубы в насыпи составляет 2 м в смену. С помощью этого комплекса можно сооружать трубы отверстием 2 м и более в насыпях высотой до 12 м [1].

Из современных методов горизонтального бурения для сооружения новых труб находит применение метод шнекового бурения с одновременным продавливанием футляра трубы. Сооружение водопропускных труб диаметром до 2 м выполняют путем прямого бурения шнековой буровой машиной, которая позволяет бурить горизонтальные скважины с одновременным задавливанием в грунт трубы-футляра (рис. 4.28) [33]. Скорость бурения составляет 4–5 м/ч.

Рис. 4.28. Схема продавливания трубы с использованием метода шнекового бурения: 1 – крепление передней стенки рабочего котлована; 2 – упор; 3 – труба; 4 – приямок для наращивания трубы; 5 – привод; 6 – шнековое устройство;
7 – рама; 8 – гидравлический домкрат

В системе железнодорожного транспорта применяется шнековая буровая машина БШМ BARBCO ABM 60-1 HD (рис. 4.29) [33].

Рис. 4.29. Общий вид шнековой буровой машины БШМ BARBCO ABM 60-1 HD для сооружения новой трубы методом горизонтального бурения

В настоящее время прогрессивным способом сооружения новых труб является щитовая проходка с разработкой грунта под защитой щита, отталкивающегося домкратами от собранной за ним части трубы (микротоннелирование, рис. 4.30).

Общий состав работ щитовой проходки при сооружении новой водопропускной трубы следующий (рис. 4.30): устройство упорной стенки; монтаж домкратной станции; ввод микротоннелепроходческого щита в забой через стартовое уплотнение; проходка грунтового массива; демонтаж щита после выхода его из забоя.

Рис. 4.30. Технологическая схема сооружения новой трубы способом щитовой проходки: 1 – звено трубы; 2 – монтажный кран; 3 – портальная стойка; 4 – стартовое уплотнение; 5 – новая труба; 6 – микротоннелепроходческий щит; 7 – упорная стенка; 8 – домкратная станция; 9 – склад звеньев

Способ щитовой проходки при реконструкции водопропускных труб под железнодорожными насыпями имеет ряд преимуществ, к которым относится возможность ведения работ на большой глубине, высокий темп наращивания трубы, экономичность, безопасные условия производства работ, не требующие перерыва движения поездов [1, 33].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вторая часть сборника лекций включает в себя четыре лекции, в которых рассматривается широкий спектр вопросов, связанных с эксплуатацией мостов и водопропускных труб на железных дорогах.

В реальных условиях современное техническое состояние искусственных сооружений, эксплуатируемых на железных дорогах ОАО «РЖД», характеризуется наличием признаков, ограничивающих возможности повышения осевых и погонных нагрузок грузовых вагонов. Это, в свою очередь, является сдерживающим фактором повышения пропускной способности участков железных дорог при реализации задач, определенных Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 г. и Генеральной схемой развития сети железных дорог ОАО «РЖД» на период до 2020 г. В настоящее время на железных дорогах разрабатываются Программы реконструкции искусственных сооружений.

Необходимо отметить, что существующая нормативно-техническая до­кументация, отражающая вопросы выбора способов и производства работ по капитальному ремонту и реконструкции искусственных сооружений в современных условиях [3, 4, 6–9, 24, 26, 27], не в полной мере охватывает широкий спектр требуемых мероприятий. Приоритетными были признаны разработки методов оценки технического состояния [4] и грузоподъемности [6–9], Технологических правил производства отдельных видов работ по восстановлению кладки опор мостов [26, 27], Инструкции по сплошной замене существующего мостового полотна на БМП [31].

Однако в реальных условиях эксплуатации искусственных сооружений на железных дорогах наблюдается большое разнообразие дефектов и повреждений, ликвидация которых в целях обеспечения безопасного пропуска поездов и увеличения пропускной способности требует большего комплекса приемов и способов ремонтно-восстановительных работ. Этим положением определялись задачи, решаемые в настоящем сборнике лекций. Кроме вопросов технической диагностики, методов оценки фактического состояния, общих положений расчета грузоподъемности, значительное внимание уделено рассмотрению различных способов капитального ремонта и реконструкции искусственных сооружений, в том числе при эксплуатации их в сложных природно-клима­ти­ческих условиях.

Учитывая сложные задачи, связанные с ремонтом и реконструкцией инженерных сооружений на Транссибе, линии Хани–Комсомольск-на-Амуре–Советская Гавань, в целях повышения пропускной способности, поставленные Министерством транспорта Российской Федерации перед специалистами ОАО «РЖД», разработка оптимальных и надежных способов капитального ремонта и реконструкции является весьма актуальной и имеет большую перспективу. Использование при этом научнообоснованных методов и способов, а также экономных и современных технологий позволит специалистам успешно решать эти задачи.