ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА БАЙКАЛО-АМУРСКОЙ МАГИСТРАЛИ

Введение санкций и переориентация российской экономики на восток, увеличение грузооборота с Азиатскими странами стало ключевым критерием реконструкции Байкало-Амурской магистрали. В 2019 году приступили к реконструкции 339 километров железнодорожного участка Улак-Февральск.[1]

Участок строительства находится в зоне распространения вечной мерзлоты. Грунтовые условия характеризуются как сложные, повсеместно распространены участки со слабым основанием, на которых возможно развитие просадок и пучин. Конструкция земляного полотна для данного участка разрабатывалась индивидуально. Согласно нормативным документам, ширина земляных участков полосы отвода устанавливается в проекте с учетом конфигурации земляного полотна, проектируемого продольного водоотвода, предохранительных полос, искусственных сооружений, защитных сооружений и устройств.

Согласно п. 2.1.2 ОСН 3.02.01-97 [2] расстояние от подошвы откоса насыпи, противодеформационных конструкций или бровки откоса выемки до границ постоянной полосы отвода принимается 2 м, при наличии водоотводных и нагорных канав – от бровок 1 м. Ширина полосы отвода для искусственных сооружений, согласно п. 2.3.1 ОСН 3.02.01-97 [2], определена не менее 30м выше и ниже сооружения (на мостовых переходах – от продольной оси моста, при трубах – от входа и выхода).

Земляное полотно под П-й главный путь запроектировано по нормам для особо грузонапряженной категории железнодорожных линий с использованием существующего земляного полотна.

На прямых участках минимальное расстояние от оси пути до бровки земляного полотна составляет 3,20 м для нового главного пути. В кривых участках пути ширина земляного полотна увеличивается с наружной стороны кривой на величину, указанную п. 5.4 СП 119.13330.2017 [3], а также на величину уширения междупутий в кривых между осями первого и второго главного пути.

Предусмотрено уширение основной площадки насыпи на участках со слабыми и просадочными основаниями с учетом расчетной величины осадки грунта основания в соответствии с п.20.8-20.9 СП 32-104-98 [4].

Для обеспечения надежности конструкции земляного полотна в проекте предусмотрена нагрузка от подвижного состава, равная воздействию грузовых вагонов, с нагрузкой на ось 4-осного вагона 294 кН (30 тс). Отсыпка насыпи под устройство второго пути выполняется из грунтов по прочностным и фильтрационным свойствам не хуже грунтов существующей насыпи в соответствии с п. 2.50 ВСН 186-75 [5].

Участок проектирования относится к участкам с наличием многолетнемерзлых грунтов, поэтому в зависимости от инженерно-геокриологических условий и возможности изменения свойств основания применяется ОДИН из способов проектирования (п. 6.1.1 СП 25.13330.2012) [6]:

способ I - в многолетнемерзлые грунты основания используются мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации железнодорожного пути;

способ II - многолетнемерзлые грунты основания используются оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения земляного полотна или с допущением их оттаивания в период эксплуатации).

Согласно данным, предоставленным Февральской дистанцией пути, есть участки, подверженные процессам деформации. Из-за оттаивания льдистых грунтов основания. Наиболее опасными с точки зрения развития деформаций являются участки распространения грунтов IV категории просадочности и подземных льдов.

Для таких участков предусматривается стабилизация и поднятие кровли многолетнемерзлых грунтов за счет устройства охлаждающей скальной конструкции из фракционного камня фракции 200 - 500 мм, не менее 75 % по массе со средним размером камней 400 мм, без мелкозема фракции 100 мм и менее. Породы должны быть невыветрелые или слабовыветрелые, неразмягчаемые, с морозостойкостью не менее F200 согласно ГОСТам [3].

Охлаждающий эффект от применения каменной наброски наступает на 2-3-й год после ее устройства. За это время деформации земляного полотна на особо сложных участках могут достигнуть нескольких десятков сантиметров, что не допустимо для обеспечения стабильного положения верхнего строения пути в плане и профиле и безопасного движения поездов (п. 6.1.1, 6.1.2 СП 238.1326000.2015 [7]). В таких случаях, согласно СП 25.13330.2012 [6], в дополнение охлаждающим конструкциям из камня, применяются сезоннодействующие охлаждающие устройства (далее - СОУ). Необходимость применения СОУ, шаг их расстановки, длина и характеристики были определены по результатам теплотехнических расчетов на стадии разработки проектной документации. Заложение откоса охлаждающих скальных конструкций принято не круче откоса насыпи, но не менее 1,5 м, откос охлаждающих берм - не круче 1:1, толщина охлаждающей скальной конструкции принята не менее 1,2 м. Ширина охлаждающих берм принята не менее 4 м.

На участках, где многолетнемерзлые грунты (далее-ММГ) опустились в непросадочные при оттаивании породы и развиваются пластические деформации, проектом предусмотрено устройство «стены в грунте». Конструкция «стены» выполняется из несортированной горной массы, устраивается на глубину до 3 м, имеет ширину по дну не менее 1,30 м. Для предотвращения перемешивания глинистых грунтов с крупнообломочными грунтами «стены в грунте» предусмотрено устройство разделительного слоя по периметру траншеи из геотекстиля.

Контрбанкет сооружается из несортированной горной массы, имеет ширину по верху не менее 4 м и высоту, равную высоте половины насыпи. Откос контрбанкета принимается не круче1:1,5.

Для предотвращения деформаций земляного полотна в процессе устройства траншеи при строительстве «стены в грунте» производство СМР предусматривается преимущественно в зимнее время короткими захватками с непрерывным контролем за деформациями основной площадки.

На участках развития суффозионных осадок земляного полотна предусматривается устройство обратных фильтров из геотекстиля с низовой стороны и гидроизолированный водоотвод с верховой стороны.

В связи с тем, что район строительства имеет сейсмичность 8 баллов и отнесен к районам распространения многолетнемерзлых грунтов, в том числе с их относительной осадкой более 0,1 при оттаивании, в соответствии с п. 6.1.11 СП 238.1326000.2015 [7] разработаны характерные поперечные профили земляного полотна.

На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что участок Байкало-Амурской магистрали Улак-Февральск протяженностью 339 километров имеет множество ограничений в строительстве верхнего полотна железнодорожного пути, а также всех искусственных сооружений, что затрудняет, усложняет и увеличивает работу при реконструкции данного участка.