Сохранение искусственных сооружений и продление срока их службы

Своеобразие службы искусственных сооружений и работ по их содержанию

Необходимость сохранения искусственных сооружений и продления срока их службы определяется их назначением — быть надежной и стабильной опорой или защитой постоянно действующего пути.

В этом своеобразие искусственных сооружений по сравнению с другими техническими средствами транспорта. Разумеется, все средства надо сохранять, пока их используют. Но многие из них с появлением более совершенных целесообразно обновлять ради достижения лучшей эффективности их эксплуатации. Вследствие такого морального (в отличие от физического) износа заменялись, например, легкие паровозы более мощными и быстроходными, малоемкие деревянные вагоны большегрузными металлическими, неэкономные паровозы современными локомотивами (тепловозами и электровозами). Но и в этом случае заменяемый подвижной состав по возможности используют на нерешающих или малозагруженных направлениях.

Иной подход к искусственным сооружениям. Пока они удовлетворяют по грузоподъемности и пропускной способности требованиям эксплуатации, их, напротив, всемерно сохраняют, несмотря на внедрение более совершенных конструкций, идут даже на усиление старой конструкции, расширение ее габаритов, если возникает необходимость в этом. И лишь при явной нерентабельности таких работ прибегают к замене старого сооружения новым. При этом заменяемую конструкцию нередко также используют на малодеятельных участках при возможности транспортирования ее без разборки.

Серьезные повреждения мостов и тоннелей угрожают тяжелыми последствиями, нарушением эксплуатации, особенно на грузонапряженных направлениях. Восстановление, ремонт и переустройство искусственных сооружений на действующих дорогах наиболее сложны и ответственны.

Расположение сооружений под действующим путем, а также и вблизи него определяют известную систему надзора и ухода за ними, особую технологию ремонтных и строительных работ. Работать приходится в пределах габарита (например, в тоннелях, на мостах с ездой понизу), в стесненных условиях, на большой высоте, над водой и т. д., а главное, как правило, без прекращения движения поездов в строго ограниченные непродолжительные перерывы между поездами или в крайнем случае в специально выделяемые «окна», т. е. с закрытием перегона. Работы осложняются еще более в случае замены или даже частичной расклепки отдельных элементов, т. е. при ослаблении конструкции в период ремонта. В этих условиях применяют такие способы организации и выполнения работ, которые обеспечивают безопасность движения поездов, личную безопасность работающих, а вместе с тем и надлежащее качество работ.

На электрифицированных участках принимают дополнительные меры безопасности от повреждения током высокого напряжения (удаление от контактного провода не менее чем на 2 м, временное отключение тока, применение нейтральных вставок).

Порядок ведения работ по содержанию искусственных сооружений строго регламентирован. Таковы, например, инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ, по сигнализации на железных дорогах, правила техники безопасности и производственной санитарии при производстве работ в путевом хозяйстве, технологические правила выполнения соответствующих видов работ, например, окраски пролетных строений и т. п.

Задачи и организация содержания искусственных сооружений в целом и различных их видов приведены в предшествующих главах.

В данном разделе рассмотрены дополнительные сведения о сохранении и целесообразном использовании искусственных сооружений, а также об организации труда при их содержании.

Содержание пути и мостового полотна

Путь должен быть нормально расположен в профиле и плане, надежно закреплен и вполне исправен.

Положение пути в плане должно соответствовать проектному плану (прямая или кривая заданного радиуса). Путь по возможности должен совпадать и с осью пролетного строения, чтобы не было неравномерной нагрузки на балки проезжей части и на фермы и чтобы не нарушался габарит приближения строений. При значительных несовпадениях приходится перешивать путь или даже передвигать пролетные строения.

Для своевременного выявления нарушений в положении пути и пролетных строений периодически производят инструментальную съемку и вычерчивают план и профиль пути, а также поясов ферм. Результаты измерений сравнивают с данными прежних съемок и проектным положением.

В мостовом полотне нужно следить за плотным описанием брусьев на балки и рельсов на брусья, за правильным положением лапки и натяжением лапчатых болтов, а также за натяжением других болтов и скреплений элементов полотна и пути, регулярно производить смазку резьбы и подтяжку болтов.

Необходимо постоянно поддерживать нормальное расположение, закрепление и состояние всех элементов мостового полотна, очищать их от загрязнения. Очистка способствует лучшему проветриванию и сохранности древесины от гниения.

Появляющиеся в брусьях трещины следует очищать от грязи, антисептировать и шпаклевать. Полезно стягивать лопнувшие брусья хомутами и болтами (стр. 178). Сильно ослабленные трещинами и гнилью брусья подлежат замене. Брусья заменяют выборочно (наиболее неудовлетворительные) или сплошь при ветхом их состоянии. Удаленные из пути брусья ремонтируют, когда это целесообразно для дальнейшего использования.

Заменяют брусья в перерывы между поездами или не-продолжительные, двухчасовые «окна».

Для замены ослабляют лапчатые болты у близлежащих брусьев и удаляют болты у заменяемого бруса. Ослабление болтов позволяет приподнять на 3—4 см путь вместе с брусьями, чтобы освободить врубки заменяемого бруса и вывести его в сторону изпод рельсов. Поднимают полотно путевыми домкратами, опирая их на балки проезжей части. На место удаленного бруса вставляют сбоку новый брус с выполненными в нем врубками и болтовыми отверстиями. После замены брусьев опускают полотно, ставят лапчатые болты в новые брусья и подтягивают болты остальных брусьев, приводят в нормальное состояние путь и охранные приспособления.

Такую поочередную замену брусьев по одному применяют не только при выборочной, но и при сплошной замене брусьев.

На малодеятельных участках сплошную замену брусьев можно производить со снятием рельсов, что удобнее. При замене брусьев с выведением их в сторону от пути используют различные приспособления, например, кронштейны с роликами, облегчающие передвижку брусьев в момент, когда они свешиваются с моста.

Наибольшая механизация и ускорение работ достигаются при позвеньевой смене брусьев с использованием путеукладочного крана.

Замена досок настила и площадок укрытий, а также охранных брусьев, расположенных сверху полотна, не представляет затруднений.

Пропуск паводка и ледохода

Весенний паводок и ледоход представляют серьезную угрозу сохранности искусственных сооружений в различных отношениях. При большой скорости течения вода может подмыть основание опор, а также труб и тем самым привести к деформации или разрушению их. Водой могут быть повреждены регуляционные сооружения, размыты конусы подходов и земляное полотно, поврежден путь. При одностороннем подпоре перед насыпью вода может пойти через путь или профильтроваться сквозь грунт всей ширины насыпи или части ее, например, при наличии в насыпи водопропускной трубы с незаделанными швами между звеньями. Опасным следствием таких случаев является прорыв насыпи, прогрессирующий в стороны по ее длине. Сильный ледоход угрожает сносом временных опор и повреждением капитальных.

Угроза разрушения становится вполне реальной при наличии в сооружениях слабых мест, уязвимых для подмыва и повреждения, а также при непредвиденном неблагоприятном изменении режима водного потока. Под режимом понимают направление течения и распределение потока по ширине отверстия, высоту уровней и связанные с ними скорости течения, особенности ледохода, т. е. его уровень, мощность и продолжительность, а также размер и прочность льдин.

Косое относительно моста направление потока, завихрения и водовороты опасны размывами русла. При косоструйном потоке наблюдается интенсивное течение в одних пролетах и малое, а иногда даже обратное течение в других. Из-за этого полезно работающая часть отверстия может оказаться недостаточной, что увеличит подпор (перепад в уровнях) воды у моста и скорость течения.

Весьма опасно образование ледяных заторов. Последующий затем прорыв скопившегося льда и подпертой воды при небольшом подмостовом габарите может сбросить или повредить пролетные строения, вызвать размыв. Такими же последствиями угрожает прорыв плотин, расположенных вверх по течению, а также навалы снесенных плотов, барж, мостов.

Для защиты сооружений от повреждений паводком и ледоходом необходимы систематические наблюдения за режимом потока, особенно в период паводка и ледоходов; своевременная подготовка сооружений и средств водо- и ледоборьбы; энергичная и действенная охрана сооружения с начала возникновения угрозы до полной ее ликвидации.

Большое значение имеют наблюдения за уровнями воды, ледостава (т. е. уровня образования льда в реке) и ледохода.

Для этих наблюдений сбоку опор у верховой стороны моста и у входных оголовков труб устанавливают водомерные рейки с делениями по 5 см. При подпорах воды перед мостом и трубой рейки желательны и с низовой стороны. Положение нуля реек надо привязать путем нивелирования к отметке близ расположенного репера, низу конструкции пролетных строений, верху отверстия трубы. В паводок отсчеты по рейке уровней воды, определяют дважды — утром и вечером. Во время ледохода, а также особо высокого подъема воды интервалы между измерениями сокращают до 2 ч.

Для каждого года важно отметить наивысший уровень воды,, самый низкий и самый высокий уровень ледохода.

При отсутствии круглосуточного дежурства наивысший уровень воды легко установить по закрытой рейке. Ее сбивают из досок в замкнутый с боков короб, внутренние стены короба покрывают меловой побелкой. Открыв такую рейку после паводка и зная отметку ее верха, можно по смытой побелке увидеть уровень, до которого поднималась вода. На больших мостах используют наблюдения, выполняемые близрасположенными постами гидрометеорологической службы.

Не менее важны наблюдения за дном водотоков. Их цель — выяснить, не происходит ли размыв русла, подмыв опор. Для этого проволокой с грузилом на конце измеряют глубины через 5—10 м по всей ширине водотока. После промеров вычерчивают на бумаге живое сечение по отверстию моста. Такие промеры выполняют также вокруг русловых опор и в створах, параллельных мосту на расстоянии 25 м в верховую и низовую стороны от моста. Измерения ведут со льда или с лодки. Направление створа при промерах с лодки выдерживают обычно с помощью каната, закрепленного на берегах. Съемку живых сечений повторяют ежегодно до паводка, т. е. зимой или еще осенью, и в конце паводка. Сопоставление живых сечений с ранее снятыми позволяет судить о происходящих в русле размывах и намывах грунта.

Наблюдая за льдом, выясняют толщину льда к весне, отметки и даты ледостава, первой подвижки льда и ледохода.

Подготовка сооружений к паводку состоит в заблаговременном (обычно до зимы) ремонте самих сооружений и укреплений от размыва и повреждения льдом. В массивных опорах расшивают швы, устраняют повреждения кладки, особенно в ледорезной части. В деревянных опорах и ледорезах особо важен ремонт обшивки.

Распространенный вид укрепления откосов насыпей, конусов, дамб — одиночное мощение крупным камнем на слое щебня и песка; щебень и песок защищают грунт от размыва, препятствуя, протеканию воды под камнями. При мощении камень ставят «на ребро» вплотную друг к другу с последующей расщебен кой и утрамбовкой. Такая расклинка повышает заделку камней. Мощение еще более надежно в плетневом перекрестном ограждении (рис. 201, а), но из-за гниения хвороста оно недолговечно.

Вместо трудоемкого мощения теперь иногда укрепляют бетонированием на месте (с разделкой на плиты), а чаще — укладкой железобетонных плит, омоноличиваемых на месте в сопряжениях арматурой с бетонированием. Более прогрессивна, однако, укладка самосочленяемых (в плане) железобетонных элементов (рис. 201, б), образующих в проектном положении замкнутые контуры, заполняемые бетонными блоками или камнем. При этом отпадает необходимость омоноличивания, а главное, обеспечивается вертикальная податливость укрепления, что позволяет в самом начале обнаруживать и устранять местной перекладкой просадку грунта, неизбежную в свежеотсыпанных насыпях. В сравнении с мощением самосочленяемое покрытие надежнее благодаря связи железобетонных контуров и индустриальнее в изготовлении и укладке.

Низ откосов в пределах воды укрепляют, как правило, заглубленной в грунт каменной отсыпной — рисбермой. Кроме защиты грунта, она служит упором от оползания вышележащего укрепления. Откосы, не подвергающиеся воздействию сильного течения и волнобоя, достаточно защитить одерновкой плашмя, а если надо надежнее, — то камнем.

В период паводка угрожаемые участки насыпей защищают от размыва, укладывая фашины (связки хвороста); кули с глиной или другим грунтом.

В затопленных местах при опасности подмыва, помимо обычной отсыпки камня, применяют тяжелые фашины с камнем внутри связок хвороста (рис. 201, б), габионы — проволочные корзины, заполненные камнем (рис. 201, г), фашинные тюфяки (рис. 201, д). К сбрасыванию под воду габионов размером до 1 м³ прибегают, когда наброска из отдельных камней становится неэффективной при сильном течении. Тюфяки размером в плане до нескольких десятков, а иногда и сотен квадратных метров опускают с воды на дно, загружая их камнем.

Для подводного укрепления тюфяки наиболее эффективны, к тому же, находясь всегда в воде, они мало подвержены гниению и ржавлению, хорошо сохраняются, если надежно пригружены от закручивания течением.

Наряду с фашинными тюфяками в последнее десятилетие находят применение сборные гибкие покрытия: асфальтожелезобетонные в виде полос толщиной около 10 см и шириной около 3 м, укладываемых рядами с перепуском внахлестку для перекрытия стыков смежных полос (рис. 201, е); ковровые из бетонных, а чаще из железобетонных плит, соединяемых друг с другом шарнирно кольцами (хомутами), вставленными в проушины плит (рис. 201, ж). Ограничением к широкому применению таких покрытий являются ненадежность свободного сопряжения асфальтожелезобетонных полотнищ, особенно при пересеченном рельефе дна, а в плитном — открытые сплошные зазоры между плитами и неплотное прилегание плит к грунту; из-за выноса грунта покрытие повисает над размывом и разрывается. Плитные покрытия, кроме того, нельзя уложить под воду.

Перечисленных недостатков лишены контактные ковры из железобетонных коробов, соединенных между собой также шарнирно, но с заполнением промежутков между коробами — гибким (из стеклотканевых пакетов с балластом, рис. 201, д) или жестким (из элементов), препятствующим потоку под коробами и между ними. Плавучесть коробов позволяет монтировать такой ковер на плаву и погружать его под воду наполнением одного-двух крайних коробов водой.

К паводку заготавливают противоразмывные материалы (фашины, кули рогожные, колья, камень, веревку, проволоку, гвозди, а также круглый и пиленый лес), взрывчатые вещества и средства взрывания для дробления льда на больших реках с тяжелым ледоходом, инструмент и оборудование (лопаты, ломы, багры, кирки, пилы, топоры, фонари, прожекторы, лодки), спецодежду (рукавицы, сапоги и т. п.).

По результатам весеннего осмотра сооружений и данным о прогнозе паводка выявляют участки земляного полотна, мосты и трубы, неблагополучные в отношении пропуска весенних вод и ледохода. Разрабатывают и затем осуществляют необходимые меры по каждому из таких объектов.

Заблаговременно завозят на эти объекты противоразмывные материалы, инструмент. Инструктируют и подготавливают бригады рабочих-подрывников. Выделяют ответственных лиц за подготовку и безопасность пропуска паводка. Устанавливают связь с водопостами, опасными объектами и т. д. В некоторых пунктах дороги сосредоточивают противоразмывные поезда с материалами. На реках прорубают лед вокруг опор. Это предохраняет кладку от повреждения при подъеме примерзшего к ней ледяного покрова. При тяжелом ледоходе у моста подрывают лед и спускают его по речению. Прорубку таких майн выполняют иногда и на крутых поворотах реки перед мостом, что облегчает ледоход.

В руслах малых рек и труб достаточно прокопать канавы в снегу и расчистить отверстия сооружений.

Успешный исход паводка и ледохода определяется хорошей предшествующей подготовкой сооружений и необходимых материалов. В немалой степени он зависит и от оперативности путейцев при паводке. В паводок усиливают наблюдения за уровнем воды, характером течения, сохранностью сооружений. Периодически проверяют русло у опор, особенно при появлении водоворотов. Сильное течение затрудняет промеры. Поэтому для измерения глубин иногда пользуются метанием остроги — стального стержня с привязанной к его верхнему концу веревкой. В глубоких руслах удобнее всего применять эхолот, т. е. прибор, основанный на измерении времени прохождения отраженных от дна реки ультразвуковых волн, посылаемых вибратором прибора.

Начавшийся размыв надо немедленно прекратить заброской камня и применением других видов укреплений. Для предотвращения весьма опасного перелива воды через насыпь на ее бровке со стороны подпора выкладывают стенку из кулей, заполненных грунтом.

В случаях неизбежного перелива воды прибегают к искусственной прорезке насыпи в самом неглубоком месте для пропуска воды с последующим восстановлением нарушенного участка пути.