Строительство железнодорожного пути
СТРОИТЕЛЬСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ включает сложный по технико-экономическим показателям (стоимости, трудоемкости, влиянию на ввод в эксплуатацию) комплекс строительных работ, основными из которых являются: возведение земляного полотна, постройка малых искусственных сооружений, устройство верхнего строения пути. Каждый вид работ имеет подготовительную стадию, во время которой ведется производственно-техническая подготовка трассы с целью размещения и качественного выполнения работ строительными подразделениями в основной период. Такая подготовка включает изучение технической документации, проведение дополнительных геологических и других обследований района строительства и внесение необходимых изменений в проектные документы, отвод земли для ж. д., разбивку и закрепление трассы на местности, а также освоение территории строительства (в т.ч. расчистку полосы отвода, осушительные работы, перенос строений и коммуникаций, мешающих строительству, создание базовых поселков для строителей, постройку и оборудование индустриальных, ремонтных предприятий и др.).
Общие сведения
Проектирование строительства ж.-д. пути выполняется на основе сводного проекта организации строительства ж. д., Строительных Норм и Правил в две стадии. На первой стадии генеральная подрядная строительная фирма (АО) разрабатывает проект организации комплекса работ на весь период строительства, включая ввод во временную эксплуатацию. На второй стадии отдельные подрядные и субподрядные подразделения разрабатывают проекты производства отдельных видов работ по возведению участков земляного полотна, постройке конкретных искусственных сооружений и др.
Важная особенность строительства ж.-д. пути по отношению к другим видам капитального строительства – линейный характер производства работ, когда строительные подразделения должны перемещаться и условия применения технических средств постоянно меняются в пространстве и времени.
Технология возведения объектов
Технология возведения линейно-протяженных объектов существенно усложняется из-за рассредоточенное™ объемов работ и непрерывного изменения условий их выполнения вдоль трассы. Увеличивается номенклатура средств и способов механизации, особенно в районах с экстремальными природными условиями. Для обеспечения заданных эксплуатационных характеристик объектов необходимы принципиально новые способы оптимального управления технологическими процессами при изменении параметров производства. Организация строительства на ж.д. также сложна из-за многообразия строящихся объектов (собственно ж.-д. путь, мосты, тоннели, здания и т.д.), которые должны быть увязаны в единую организационную схему строительства; большого числа разнопрофильных крупных строительных подразделений (фирм, специализированных управлений и др.), рассредоточенных на обширной, часто малоосвоенной территории, которые должны четко взаимодействовать в соответствии с нормами строительства больших объектов; сложности управления строительными подразделениями в условиях отсутствия коммуникаций и малоосвоенной местности.
Строительный комплекс
Строительный комплекс, объединяющий объекты ж. д., природно-производственные условия их возведения и строительные ресурсы, включает все особенности технологии, организации и управления строительным производством. По законам больших систем он сложнее каждой составляющей его подсистемы (постройки отдельных объектов) за счет внутренних связей. Строительное производство на всех участках ж.-д. пути взаимосвязано и подчинено единой цели – открытию сквозного движения поездов и общему сроку ввода в эксплуатацию всей линии. Более того, основные сооружения строительного комплекса (земляное полотно, мосты и трубы, верхнее строение пути) связаны между собой технологически.
Формирование рациональной структуры управления является одной из важнейших проблем организации строительства ж. д. К функциям управления строительным производством относятся: функциональные связи между генподрядными и субподрядными фирмами и их подразделениями; материально-техническое снабжение стройки, соответствующее производственным процессам; оперативное планирование и управление ходом работ. При организации управления учитывают особенности информационных потоков: рассредоточенность по трассе строительных подразделений, необходимость комплексной увязки во времени и пространстве принципиально разных производственных и транспортных процессов как в основном производстве, так и в инфраструктуре, неосвоенность и бездорожье в регионе.
Технологическое и конструктивное многообразие объектов ж.-д. строительства требует кооперации отдельных подразделений (организаций) с целью консолидации производственных мощностей. Основной метод организации строительного производства – поточный, предполагающий формирование комплексного и объектных потоков. Объектные потоки работ строительных подразделений – механизированных колонн по возведению земляного полотна, мостостроительных отрядов по постройке искусственных сооружений и строительно-монтажных поездов по устройству верхнего строения пути – взаимодействуют в рамках проекта организации работ для своевременного и качественного ввода участков пути во временную и постоянную эксплуатацию.
Производство подготовительных работ на транспортных объектах, особенно в новых экономических районах, а также при усилении и реконструкции линий действующей сети, отличается сложностью технологии и организации. Малая освоенность территории, отсутствие путей сообщения, заболоченность местности, отсутствие промышленной базы и связи – все это нужно не только преодолеть рабочим пионерных бригад механизаторов, но и нужно создать необходимые условия для высококачественного и эффективного производства работ основного периода. Трудоемкость подготовительных работ – одна из наиболее высоких, а затраты ручного труда составляют 90%.
Механизация подготовительных работ на строительстве линейных объектов (в т. ч. железных дорог) направлена на формирование комплексно-механизированного потока. Для расчистки полосы отвода, корчевки пней, срезки кустарника применяются корчеватели и бульдозеры с тяговым усилием до 100 кН. Перспективно использование валочно-трелевочных машин (ВТМ) и других машин, оборудованных манипуляторами и обеспечивающих не только валку леса, но и уборку порубочных остатков. Устройство нагорных и водоотводных канав выполняется кюветокопателями и экскаваторами с профилировочным ковшом – обратной лопатой. Для ликвидации ручного труда на работах в обычных грунтах применяется универсальная трехбаровая машина МРК-1 на базе трактора. Она обеспечивает повышенное качество работ и хорошее приближение к проектному очертанию сечений кюветов и водоотводных канав; производительность машины до 100 м/ч. При постройке временных зданий и инженерных сооружений, вахтовых и временных поселков строителей, как правило, используют индустриально изготовленные элементы и объемно-блочный монтаж.
Основные земляные работы
Основные земляные работы выполняются механизированными колоннами с применением общестроительных машин и оборудования, выпускаемых предприятиями строительного и дорожного машиностроения для массовых объектов работ, а также специальных машин и навесных рабочих органов. Разработка грунта в выемках, карьерах и резервах производится землеройными и землеройно-транспортными машинами (см. таблицу).
С целью упорядочения составов парков машин, уменьшения объема и номенклатуры ремонтного фонда типоразмерная структура механизированных колонн унифицирована. Основными типоразмерами машин в парках являются:
- одноковшовые экскаваторы с ковшом вместимостью 0,65; 1,0; 1,6 и 2,5 м3;
- тракторные и колесные погрузчики с ковшом вместимостью 2,5-4,0 м3;
- самоходные скреперы с ковшом вместимостью 15 и 25 м3;
- прицепные скреперы с ковшом вместимостью 8 и 15 м3;
- бульдозеры с тяговым усилием 100— 350 кН и выше.
Для уплотнения насыпей обычно используют пневмокатки массой до 40 т и виброкатки массой до 30 т, имеющие устройство для контроля уплотнения грунтов в ходе работ и автоматизированное регулирование рабочего процесса. При уплотнении мерзлых грунтов применяют вибротрамбующую машину с двумя рабочими органами на базе трактора. Планировку сливной призмы и откосов выполняют автогрейдерами мощностью до 180 кВт, оборудованными системой автоматизированного управления; применяют также специальную машину с рабочим органом непрерывного действия на базе трактора, которая обеспечивает планировку сливной призмы и откосов длиной до 10 м. Производительность машины до 170 м3/ч. Основной способ укрепления откосов насыпей и выемок – гидропосев многолетних трав; в качестве средств механизации используются гидросеятельные агрегаты на базе поливомоечной машины.
Возведение искусственных сооружений включает работы по строительству водопропускных труб, мостов, путепроводов и др. В комплекс объектов строительства ж.-д. пути входят железобетонные, гофрированные металлические трубы и малые мосты. Более сложные искусственные сооружения (большие мосты, тоннели и др.) строятся по отдельным проектам, но во взаимосвязи по срокам со строительством пути. Укладка водопропускных труб включена в производственную программу строительно-монтажных поездов, а более сложные сооружения возводят мостостроительные, тоннельные отряды и другие специализированные организации.
Сооружение верхнего строения пути производится с применением комплексов путевых машин, оборудования и средств малой механизации, в совокупности составляющих парк путевой техники. Область эффективного применения двух наиболее распространенных комплексов зависит от годового объема работ на объекте. Комплекс 1 тяжелой высокопроизводительной техники предназначен для объектов значительной протяженности с годовым объемом работ более 70 км. Комплекс 2 легких универсальных путевых машин служит для объектов небольшой протяженности, подъездных путей, рассредоточенных участков работ.
Комплекс 1
Комплекс 1. Сборка звеньев осуществляется на полуавтоматических звеносборочных линиях производительностью 650-800 м за одну смену.
Укладку пути производят консольными путеукладочными кранами УК-25 (производительность – до 500 м/ч). Обслуживающая бригада состоит из 16 чел. Сборку и укладку стрелочных переводов выполняют краном на ж.-д. ходу грузоподъемностью 16 т и краном с Г-образной стрелой грузоподъемностью 25 т. Применение ж.-д. крана позволяет вести работы и на электрифицированных участках.
Балластировка пути осуществляется электробалластером ЭЛБ-ЗТС с производительностью до 800 м/ч. Обслуживающая бригада состоит из 4 чел., а трудоемкость подъемки пути – 0,8 чел.-дней/км. Электробалластер обеспечивает механизацию работ и по рихтовке пути.
Выправку, рихтовку и отделку пути выполняют машиной непрерывного действия ВПО-3000, производительность которой 1200 м/ч; трудоемкость – 17 чел.-дней/км. Машину обслуживают 8 чел. Для выполнения работ на объектах с объемом 35-70 км применяют выправочно-подбивочно-рихтовочные машины цикличного действия: ВПР-1200 -для работы на главных путях с производительностью 1200 шпал/ч и ВПРС-500 – для работы на стрелочных переводах и станционных путях с производительностью 500 шпал/ч. При производстве отделочных работ применяют балластно-распределительную машину УБРМ-2, осуществляющую механизированный подбор и заданное перераспределение балласта вдоль пути с планировкой откосов и плеч балластной призмы, очисткой от балласта поверхности шпал, рельсов и скреплений.
Комплекс 2
Комплекс 2. Сборку звеньев выполняют на звеносборочном стенде ЗС-400М производительностью 400 м/смену. Стенд обслуживает 11 чел., трудоемкость работ 30 чел.-дней/км; область применения — объекты с годовым объемом работ до 30 км. Дальнейшее развитие механизации сборки звеньев привело к созданию стенда ЗС-600, производительность которого 600 м/смену, а численность обслуживающего персонала – 10 чел., что позволяет уменьшить трудоемкость в 1,8 раза.
Укладку пути производят тракторными портальными путеукладчиками ПБ-ЗМ производительностью до 300 м/ч. Путеукладчик обслуживает бригада из 10 чел. Применение путеукладчика позволяет решить проблему укладки пути при объеме работ 30-70 км в год. На малых рассредоточенных объектах протяженностью до 2-5 км применяются ж.-д. краны, машины для раздельной укладки пути и средства малой механизации.
В связи со значительными объемами бал-ластировочных работ на рассредоточенных объектах (до 70%), выполняемых с применением ручного труда, поиск путей комплексной механизации является одной из важнейших проблем. Для сооружения верхнего строения пути на объектах протяженностью до 20 км (около 70% производственной программы) на базе колесного трактора создана мобильная путевая машина УПМ-1 модульной конструкции, оснащенная сменными рабочими блоками. Машина позволяет выполнять комплексную механизацию балластировки пути, начиная от подготовительных и кончая отделочными работами.
Подъемка пути на объектах средней протяженности (20-70 км) осуществляется мобильным путеподъемником МПП-5 производительностью 600 м/ч. Машину обслуживает бригада из 5 чел., трудоемкость работ 58 чел.-дней/км. Путеподъемник является базовой машиной для комплекта (ВПРМ-600, МРП-600), обеспечивающего также выправку, подбивку и рихтовку пути.
Высокая технологическая мобильность путевой техники обеспечивается за счет наличия комбинированного хода, который позволяет передвигаться с большими скоростями как по грунтовым, так и по ж. д., быстроты смены навесных рабочих органов, а также оперативного перевода машин из транспортного в рабочее положение и наоборот.
Охрана окружающей среды
Проблема охраны окружающей среды применительно к рабочим проектам и строительству ж.-д. пути включает следующие направления: рациональное сочетание строящейся дороги как технического сооружения с окружающей средой; рациональное расходование земельных площадей, отводимых при строительстве, формирование надежной технологии восстановления высвобождаемых территорий, их возврат в сельскохозяйственное производство. Особую актуальность приобретает проблема охраны окружающей среды в районах Крайнего Севера, Западной Сибири, Заполярья, в районах пустынь и полупустынь. Охрана природы должна обеспечиваться уже на стадии проектных решений. Особое внимание при этом уделяется разработке методов сочетания дороги как сооружения с ландшафтом. Комплексный подход к решению задачи снижения воздействия на среду дорожно-строительных технологических процессов предполагает также разработку и внедрение чистых технологий и системы специального экологического контроля на стадии строительства, организацию мониторинга на вновь построенных участках.