{{{Геодезический мониторинг земляного полотна железнодорожных путей
Брынь Михаил Ярославович, доктор технических наук, профессор;
Яковлева Наталья Денисовна, студент магистратуры
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I}}
В статье автор рассматривает необходимость геодезического мониторинга земляного полотна железнодорожных магистралей.
Ключевые слова: геодезический мониторинг, земляное полотно, деформации.
Железнодорожный транспорт является связующим звеном единой экономической системы, обеспечивает деятельность промышленных предприятий, транспортировку грузов в самые отдаленные места страны, а также является доступным транспортом для большинства граждан.
На сегодняшний день железнодорожный транспорт стремительно развивается, одним из стратегических направлений развития железнодорожной транспортной системы является увеличение скоростей движения поездов на главных направлениях. Эти обстоятельства предъявляют повышенные требования к надежности пути и его земляного полотна на таких направлениях.
Таким образом, в современных эксплуатационных и экономических условиях функционирования железных дорог система повышения надёжности земляного полотна должна быть основана на принципе достаточности с выделением наиболее опасных объектов, требующих усиления. Этот принцип может быть введен в практику только при наличии эффективного геодезического мониторинга земляного полотна.
Земляное полотно — это основной элемент конструкции железнодорожного пути, представляющий собой инженерное сооружение из грунта.
На земляном полотне размещается верхнее строение железнодорожного пути, а также оно обеспечивает придание железнодорожному пути необходимых параметров плана и профиля линии, выравнивая в пределах трассы земную поверхность.
Земляное полотно является несущей конструкцией железнодорожного пути, воспринимая статические нагрузки от верхнего строения пути и динамические от подвижного состава, оно должно упруго передавать их на основание.
От надежности земляного полотна зависят основные эксплуатационные параметры: техническая скорость движения поездов и максимально разрешаемая статическая нагрузка подвижного состава, которые определяют провозную и пропускную способность линии.
В процессе эксплуатации земляного полотна возникают деформации. Деформации — это изменение формы земляного полотна в процессе эксплуатации под воздействием поездных нагрузок, под влиянием гидрогеологических факторов и из-за низкого качества строительства земляного полотна [1].
Деформации земляного полотна возникают в следующих случаях: [1,2]
– при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно возведено;
– при несоответствии мощности верхнего строения пути нагрузкам от обращающегося подвижного состава;
– при недостаточной защите грунтов земляного полотна от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов (оползней, селей, наводнений).
В случаях, когда не обеспечивается отвод поверхностных и грунтовых вод, несвоевременно устраняются мелкие повреждения защитных и укрепительных устройств, не ликвидируются причины снижения несущей способности грунтов, и другие нарушения приводят к перерастанию мелких повреждений в опасные деформации земляного полотна, угрожающие безопасности движения поездов.
Основными видами деформаций земляного полотна являются [1]:
– искажение формы основной площадки;
– просадки;
– пучины;
– сплывы откосов насыпей и выемок;
– осыпи и обвалы.
Наиболее распространенной деформацией земляного полотна является искажение формы основной площадки — балластные корыта, балластные ложа, балластные мешки [1].
Как правило, геодезический мониторинг осуществляется путем осмотров и систематических измерений деформаций геодезическими методами. Цель геодезического мониторинга — получение данных, характеризующие величины осадок и смещений.
Геодезический мониторинг включает в себя следующие виды работ [3]:
– определение необходимой точности и периодичности измерений;
– создание опорной геодезической сети;
– выбор методики проведения необходимых измерений;
– периодические измерения, выявляющие величину деформации земляного полотна.
Точность определения осадок характеризуются средней квадратической погрешностью, которая составляет 10–15 мм — для земляных сооружений. На оползневых участках осадки измеряются со средней квадратической погрешностью 30 мм [4].
Определение осадок проводится методами геометрического и тригонометрического нивелирования.
На исследуемом экспериментальном участке Качканар — Смычка наблюдения за осадками земляного полотна были получены нивелированием осадочных марок. Для геодезического мониторинга за состоянием высоких насыпей на время подконтрольной эксплуатации было выбрано 4 объекта, на которых проводились измерения.
На выбранном участке земляного полотна были размещены осадочные марки. Высотной основой, относительно которой определялись осадки, служили репера, расположенные вне зоны возможных смещений.
Нивелирование осадочных марок производилось через равные промежутки времени (циклы) каждый раз по одной и той же схеме. По результатам нивелирования в первом цикле были определены высоты осадочных марок. Сами осадки исследуемого участка земляного полотна определялись как разность высот одноименных марок в первом и последующих циклах наблюдений.
Таким образом, по результатам геодезического мониторинга из 4 объектов наблюдения в осенний период 2017 года 2 находилось в относительно устойчивом состоянии и деформации на них не превышали 5 мм, а 2 не имели деформаций. В весенний период произошла активизация деформаций на всех объектах, а один из них — насыпь на 11 км перегона Чекмень — Чистые Ключи перешел в неустойчивое состояние, и на нем было введено ограничение скорости движения поездов по состоянию насыпи до 25 км/ч.
На основании изложенного, можно сделать вывод, что главной задачей содержания земляного полотна является обеспечение исправности состояния всех его элементов, предупреждение появления неисправностей, своевременное их устранение, а также ликвидация причин, вызывающих появление неисправностей. Для этого необходим своевременный и точный мониторинг, который можно обеспечить геодезическими методами.
Литература:
1. Э. З. Бройтман Железнодорожные станции и узлы: учебник для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / Департамент кадров и учебных заведений МПС России — Москва, 2004. — Текст: электронный.
2. Колос, А. Ф. Основополагающие требования к конструкции земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий / А. Ф. Колос, А. В. Петряев, И. В. Колос, В. В. Говоров, Е. И. Шехтман. // Бюллетень результатов научных исследований Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I (Санкт-Петербург). — 2018. — № 1. — Текст: электронный.
3. ГОСТ Р 55535–2013. Глобальная навигационная спутниковая система. Методы и технологии выполнения геодезических работ. Общие технические требования к системам геодезического мониторинга: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 августа 2013 г. № 600-ст: введен впервые: дата введения 2014–01–01 / разработан ОАО «НТЦ Интернавигация» и Федеральным государственным бюджетным учреждением высшего профессионального образования «Московский государственный университет геодезии и картографии». — Москва: Стандартинформ, 2017. — IV, 7 c.; 29 см. — Текст: электронный.
4. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути: издание официальное: утвержден заместителем Министра путей сообщения В. Т. Семенов № ЦП-544: введен впервые: дата введения 1998–03–30. — Текст: электронный.
5. СП 32–104–98. Свод правил по проектированию и строительству проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм: издание официальное: разработан институтом ОАО «ЦНИИС» с участием ВНИИЖТ, ОАО «Мосгипротранс», АО «Ленгипротранс», АО «Сибгипротранс», Киевгипротранс, Московского государственного университета путей сообщения, РИСИ, Промтрансниипроект, ТашИИТ: введен впервые: дата введения 1999–01–01 / одобрен Минземстроем России (письмо № 13–498 от 08.09.1998 г.) / утвержден заместителем директора ОАО «ЦНИИС» 27.12.1996. — Текст: электронный.
