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].

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите особенности производства работ по реконструкции мостов на железных дорогах.

2. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы замены пролетных строений мостов с использованием одного стрелового крана на железнодорожном ходу.

3. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы замены пролетных строений мостов с использованием двух стреловых кранов на железнодорожном ходу.

4. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы замены пролетных строений мостов с использованием консольного крана на железнодорожном ходу.

5. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы замены пролетных строений железнодорожных мостов с использованием стреловых кранов на автомобильном ходу.

6. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы поперечной передвижки при замене пролетных строений железнодорожных мостов.

7. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы прочих видов реконструкции железнодорожных мостов (ликвидация внутренней негабаритности).

8. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы прочих видов реконструкции железнодорожных мостов (подъемка пролетных строений).

9. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы прочих видов реконструкции железнодорожных мостов (замена малых мостов водопропускными трубами).

10. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы реконструкции водопропускных труб с использованием открытого и закрытого способов сооружения новой трубы.

11. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы реконструкции водопропускных труб с использованием метода продавливания трубы через насыпь с использованием шнекового бурения.

12. Дайте краткое содержание работ и изобразите технологические схемы реконструкции водопропускных труб с использованием метода продавливания трубы через насыпь с использованием щитовой проходки.

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.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Содержание, реконструкция, усиление и ремонт мостов и труб / В.О. Осипов [и др.] ; под ред. В.О. Осипова и Ю.Г. Козьмина. – М. : Транспорт, 1996. – 471 с.

2. Правила и технология работ по текущему содержанию искусственных сооружений / ОАО «РЖД». – М. : ИКЦ «Академкнига», 2006. – 94 с.

3. ЦП-628. Инструкция по содержанию искусственных сооружений. Утв. МПС 28.12.1998 г. – М. : Транспорт, 1999. – 108 с.

4. Инструкция по оценке состояния и содержания искусственных сооружений на железных дорогах Российской Федерации. Утв. ЦП ОАО «РЖД» 23.12.2005 г. – М., 2006. – 120 с.

5. Бокарев, С.А. Содержание искусственных сооружений с использованием информационных технологий : учеб. пособие для вузов ж.-д.
тр-та / С.А. Бокарев, С.С. Прибытков, А.Н. Яшнов. – М. : ГОУ «УМЦ по образованию на ж.-д. тр-те», 2008. – 195 с.

6. Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов. Утв. Гл. упр. пути МПС 02.08.1985 г. – М. : Транспорт, 1987. – 272 с.

7. Руководство по определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов. Утв. Гл. упр. пути МПС 30.11.1986 г. – М. : Транспорт, 1989. – 127 с.

8. Руководство по определению грузоподъемности опор железнодорожных мостов. – М. : Транспорт, 1995. – 144 с.

9. Руководство по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам. Утв. Гл. упр. пути МПС 04.07.1991. – М. : Транспорт, 1993. – 368 с.

10. Методические рекомендации по применению разных способов охлаждения грунтов оснований опор мостов, возводимых на вечномерзлых грунтах. Утв. Гл. техн. упр. Минтрансстроя 11.05 1984 г. – М., 1984. – 19 с.

11. СП 32-101-95. Проектирование и устройство фундаментов опор мостов в районах распространения вечномерзлых грунтов. – М., 1996. – 58 с.

12. Боровик, Г.М. Искусственные сооружения на железных дорогах : сб. лекций. В 2 ч. Ч. 1. Конструкции и проектирование мостов и труб в условиях сурового климата / Г.М. Боровик. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2006. – 174 с.

13. Смышляев, Б.Н. Особенности проектирования искусственных сооружений в суровых условиях Дальневосточного региона : учеб. пособие / Б.Н. Смышляев, Г.М. Боровик. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. – 93 с.

14. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации искусственных сооружений автомобильных дорог на водотоках с наледями. Утв.03.06.1988 / М-во автом. дор. РСФСР – М. : Транспорт, 1989. – 76 с.

15. Топеха, А.А. Проектирование и строительство водопропускных труб в условиях Северной строительно-климатической зоны : учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. Учет низких отрицательных температур воздуха и морозного пучения грунтов / А.А. Топеха. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2009. – 207 с.

16. Руководство мостовому мастеру (первая редакция) /МПС РФ, НИИ Мостов. – СПб, 2003. – 371 с.

17. Методика расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений автодорожных мостов. Утв. 18.04.2001 / М-во тр-та РФ. Госслужба дор. х-ва «Росавтодор». – М., 2002. – 70 с.

18. Чирков, В.П. Основы теоретического проектирования строительных конструкций. Железобетонные конструкции : учеб. пособие / В.П. Чирков, В.И. Клюкин. – М. : УМК МПС РФ, 1999. – 376 с.

19. Иосилевский, Л.И. Практические методы управления надежностью железобетонных мостов / Л.И. Иосилевский. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Науч.-изд. Центр «Инженер», 2001. – 324 с.

20. Осипов, В.О. Долговечность металлических пролетных строений железнодорожных мостов / В.О. Осипов. – М. : Транспорт, 1982. – 287 с.

21. Боровик, Г.М. Моделирование и прогнозирование показателей эксплуатационной надежности искусственных сооружений в условиях сурового климата: монография / Г.М. Боровик. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2005. – 182 с.

22. Боровик, Г.М. Диагностика технического состояния и надежность искусственных сооружений, эксплуатируемых в районах сурового климата. Методика и пакет прикладных программ : учеб пособие / Г.М. Боровик. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. – 131 с.

23. Дмитриев, Ю.В. Техническая диагностика и эксплуатационная надежность железнодорожных малых искусственных сооружений : монография / Ю.В. Дмитриев. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 1999. – 208 с.

24. ЦП-622. Технические условия на проведение планово-предупре­ди­тель­ных ремонтов инженерных сооружений железных дорог России / Утв. МПС РФ. – М. : Транспорт, 1999. - с.

25. Брик, А.Л. Эксплуатация искусственных сооружений на железных дорогах / А.Л. Брик, В.Г. Давыдов, В.Н. Савельев. – М. : Транспорт, 1990. – 232 с.

26. Технологические правила цементации кладки искусственных сооружений / ЦП МПС СССР. – М. : Транспорт, 1989. – 37 с.

27. Технологические правила торкретирования кладки инженерных сооружений / ЦП МПС СССР. – М. : Транспорт, 1985. – 25 с.

28. БАМ. Ч. 2. Искусственные сооружения / под ред. Е.В. Басина. – М., 1990. – 347 с.

29. Дмитриев, Ю.В. Расчет грузоподъемности и усиления металлических пролетных строений железнодорожных мостов. Пролетные строения со сплошными главными балками : учеб. пособие / Ю.В. Дмитриев, Г.М. Боровик, А.А. Иншин. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 1999. – 79 с.

30. Орлов В.Г. Новые способы усиления сплошностенчатых пролетных строений / В.Г. Орлов, А.А. Дорошкевич, А.И. Зенкин // Путь и путевое хозяйство. – 1997. – № 8. – С. 9–10.

31. Инструкция по применению и проектированию безбалластного мостового полотна на железобетонных плитах на металлических пролетных строениях железнодорожных мостов / ЦП МПС РФ. – М. : Транспорт, 1995. – 39 с.

32. Тараканов, И.Н. Установка пролетных строений железнодорожными кранами: БАМ // В помощь строителям / И.Н. Тараканов. – М. : Транспорт, 1978. – 87 с.

33. Инновационные технологии для бестраншейного устройства водопропускных труб // Евразия Вести. – 2010. – № 9.

34. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. Утв. ГК СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26.12.1989 г. № 4143. – М., 1989. – 10 с.

35. Управление состоянием сооружений на федеральной сети автомобильных дорог России // Обзорная информация. – Вып. 2. – 2007 / ФДА М-ва тр-та РФ. – М., 2007. – 68 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 3

Лекция 1. СОДЕРЖАНИЕ МОСТОВ И ТРУБ,
ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ.................................... 5

1.1. Краткая характеристика конструкций
эксплуатируемых мостов и труб........................................................ 5

1.2. Организация содержания искусственных сооружений
на железных дорогах......................................................................... 17

1.3. Дефекты и повреждения эксплуатируемых мостов и труб....... 22

1.3.1. Основные повреждения металлических
пролетных строений............................................................... 23

1.3.2. Основные повреждения железобетонных
пролетных строений............................................................... 29

1.3.3. Основные повреждения сталежелезобетонных
пролетных строений............................................................... 34

1.3.4. Основные повреждения и деформации опор
балочных мостов..................................................................... 35

1.3.5. Основные повреждения и деформации
водопропускных труб.............................................................. 41

1.4. Основные положения оценки технического состояния искусственных сооружений.......................................................................................... 46

1.5. Основные положения расчета грузоподъемности мостов....... 50

1.6. Техническая диагностика и оценка показателей надежности эксплуатируемых мостов и труб...................................................... 54

1.7. Особенности содержания мостов и труб в условиях сурового климата 70

Лекция 2. РАБОТЫ ТЕКУЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ МОСТОВ И ТРУБ..... 79

2.1. Общие положения.............................................................................. 79

2.2. Пролетные строения мостов............................................................ 81

2.3. Опоры мостов...................................................................................... 85

2.4. Мостовое полотно.............................................................................. 86

2.5. Водопропускные трубы..................................................................... 89

2.6. Пропуск ледохода, весенних и ливневых вод.............................. 91

Лекция 3. КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ
И УСИЛЕНИЕ МОСТОВ И ТРУБ................................................................. 94

3.1. Общие положения.............................................................................. 94

3.2. Усиление опор балочных мостов.................................................... 96

3.3. Усиление балочных железобетонных пролетных строений.. 106

3.4. Усиление металлических пролетных строений
со сплошными главными балками................................................ 112

3.5. Сплошная замена мостового полотна......................................... 118

3.6. Ремонт и усиление водопропускных труб................................... 122

Лекция 4. РЕКОНСТРУКЦИЯ МОСТОВ И ТРУБ.................................... 129

4.1. Общие положения............................................................................ 129

4.2. Реконструкция мостов с заменой пролетных строений.......... 130

4.3. Реконструкция мостов в связи с изменением числа путей..... 143

4.4. Прочие виды реконструкции мостов............................................ 146

4.5. Реконструкция водопропускных труб........................................... 149

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................. 155

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.......................................................... 156

Учебное издание

Боровик Галина Михайловна