LECA sprendimai tiesiant geležinkelį

Keramzito panaudojimo galimybės tiesiant geležinkelį yra reikšmingos. Be „Rail Baltica“ geležinkelio trasos tiesimo darbų, atnaujinamas ir pasenęs geležinkelių tinklas. Geležinkeliui tiesti reikalingi ekonomiški ir greiti statybos sprendimai esant nestabiliam gruntui. LECA keramzitas yra universali (lengvo) užpildo medžiaga, teikianti tinkamus sprendimus įvairiems su geležinkelio statybomis susijusiems iššūkiams įveikti. Tekstas sudarytas remiantis techniniu „Ramboll Finland Oy“ straipsniu.

Geležinkelio remonto ir statybos darbai iš esmės kelia daugiau iššūkių nei daugelis kitų infrastruktūros projektų. Griežti saugos reikalavimai, daug vietų, kur yra sudėtingi ar netinkami pagrindai, planavimo iššūkiai, su kuriais dažnai susiduriama atliekant renovacijos darbus, sukelia įtampą bei problemas. Naujai geležinkelio trasos vietai reikia regioninių ir politinių susitarimų, taip pat techninių sprendimų. Tiek vykdant renovacijos darbus ar tiesiant naują geležinkelio vėžę, lengvojo užpildo konstrukcijos gali vienu metu išspręsti visą eilę geotechninių problemų vienu metu.

Geotechninis projektavimas įgyvendinant geležinkelio projektus

Geležinkelio tiesimo projektai paprastai yra sudėtingi arba labai sudėtingi, o geležinkelio projektavimas reikalauja labai specifinių geotechninių žinių. Tipiškos geležinkelio pylimų sudarymo problemos yra - pylimo slydimo, nusėdimo, struktūrinių poslinkių pavojai, iššūkiai, kylantys dėl geležinkelio eismo ypatybių, tokių kaip vibracija ir didesnės apkrovos, lygintant su automobilių kelių eismu.

Atliekant geotechninį projektavimą ieškoma, atsižvelgiant į pagrindo savybes ir traukinių eismo krūvį, tinkamiausių sprendinių, žiūrima ir į projekto ekonominius bei su darbų atlikimo grafiko susijusius apribojimus. Už projektavimo gaires svarbesni yra Transporto valdybos nuostatai ir instrukcijos, Europos standartai bei jų nacionaliniai priedai. Naujiems ir renovuojamiems geležinkelių projektams taikomi skirtingi reikalavimai. Pagrindo ir laikančiųjų konstrukcijų eksploatavimo trukmei taikomas 100 metų reikalavimas.

Keliamoji galia ir stabilumo nustatymas

Matavimą lemiantys veiksniai yra konstrukcijos stabilumą apibūdinantys stiprumo rezervo koeficientai ir leidžiamasis smukimas. Pagrindiniai skaičiavimo duomenys pagrįsti požeminiais tyrimais, kurie parodo, pvz., dirvožemio sluoksnius ir stiprumo bei deformacijos savybes. Pagrindo savybės tiriamos visoje projekto teritorijoje – tiek įvertinant geležinkelio liniją, tiek atskirus statinius. Grunto tyrimų kiekis bei kokybė  yra patikimo projektavimo pagrindas.

Slydimo paviršiaus analizė yra labiausiai paplitęs stabilumo skaičiavimo metodas. Taikant metodą daroma prielaida, kad šlytis grunte atsiranda išilgai žinomo slydimo paviršiaus (1 brėžinys). Kontroliniais skaičiavimais ieškoma kritinio slydimo paviršiaus, kuris lemia konstrukcijos ar podirvio stabilumą. Slystantis paviršius dažnai formuojasi per grunto sluoksnį, turintį mažiausią šlyties stiprumą.

-

 

1 brėžinys. Geležinkelio pylimo grunto slydimo paviršius

Yra du įprasti matavimo metodai, pagrįsti slydimo paviršiaus analize: viso stiprumo saugos koeficiento metodas ir dalinio saugos koeficiento metodas. Viso stiprumo saugos koeficiento metodas yra įprastinis matavimo metodas, kai skaičiuojant naudojamos charakteringos parametrų reikšmės. Skaičiuojant gautas viso stiprumo saugos koeficientas (Ffull) nustato konstrukciją laikančių jėgų dydį konstrukciją laužančių jėgų atžvilgiu. Geležinkelio pylimų matavimo atveju F vertės reikalavimas yra ≥1,5–1,8, priklausomai nuo tikrinamos matavimo situacijos.

Taikant 7 Europos standartą dalinio saugos koeficiento metodą, parametrams taikomi daliniai saugos koeficientai, kai skaičiavimai atliekami su matavimo reikšmėmis. Dalinio saugos koeficiento metodas leidžia keisti skirtingus parametrus. Matavimo rezultatas yra saugos koeficientas ODF, kuris, laikantis reikalavimų, turi būti ≥1,0.

Geležinkelio projektų lengvųjų užpildų konstrukcijos geotechninis projektavimas nelabai skiriasi nuo įprastų užpildų konstrukcijų projektavimo. LECA keramzitas savo techninėmis savybėmis primena gruntą be sukibimo. Atliekant skaičiavimus, naudojami atitinkami Suomijos transporto infrastruktūros valdybos siūlomi lengvojo užpildymo matavimo parametrai. Jei vandens lygis gali pasiekti konstrukciją, lengvosios konstrukcijos matmenys turi būti matuojami pagal Europos standartą iki aukščiausio vandens lygio pakilimo lygmens.

Pamatų įrengimas geležinkelių projektuose

Poliniai pamatai yra tipiškas geležinkelio pylimų įrengimo būdas, tačiau dažniausiai jis yra ir pats brangiausias. Atraminiai pylimai yra įprastas ir prieinamas būdas, leidžiantis padidinti pylimo stabilumą ir, svarbiausia, užkirsti kelią pylimo slinkimui. Pylimo stabilumą galima pagerinti ir įvairiais giluminio stabilizavimo sprendimais bei lengvomis apkrovą mažinančiomis užpildo konstrukcijomis.

Geležinkelio objektai vis dažniau įrengiami and nestabilaus grunto, todėl artimiausiu metu padidės lengvųjų užpildų konstrukcijų poreikis. Įrengiant konstrukciją su lengvuoju užpildu sumažinama dėl užpildo medžiagos pagrindui tenkanti apkrova ir taip galima išvengti didelių, dažnai labai brangių sprendimų. Didžiausi LECA keramzito konstrukcijos pranašumai – ekonomiškumas, naudojimo paprastumas ir įvairių poreikių patenkinimas.

LECA keramzitas atliekant geležinkelio tiesimo darbus

LECA keramzitas, be kita ko, buvo naudojamas Kokemekio–Raumos trasos rekonstrukcijos projekte kaip lengva užpildo medžiaga keičiant gruntą (apie 2500 m³) ir Keravos–Lahčio atkarpoje kaip geležinkelio pylimo medžiaga, taip pat kelių bei tilto konstrukcijoms įrengti. Per porą metų jo buvo sunaudota daugiau nei 100 000 m³. 2006 m. atidarytoje atkarpoje, nutiestoje per buvusią dirbamą žemę, vienam kilometrui buvo sunaudota apie 15 000 m³ LECA keramzito. Regione yra labai gilus „minkštas“ gruntas – tvirtas „pagrindas“ yra tik  45 m gylyje. Pagrindo viršutinėje dalyje po sausesniu viršutiniu sluoksniu yra minkštas molis. Molio ir priemolio dirvožemių šlyties stipris svyruoja nuo 9 iki 40 kPa, o vandens kiekis – nuo 40 iki 90 %. (2 brėžinys)

2 brėžinys

  1. Viršutinis pylimas
  2. Atraminis sluoksnis
  3. Tarpinis sluoksnis ir izoliacinis sluoksnis
  4. Tvirtinamoji konstrukcija
  5. LECA keramzito konstrukcija
  6. Giliai stabilizuotas podirvis
  7. Atraminis pylimas

Polių ir rostverko naudojimo sprendimas šiame kelio ruože buvo pakeistas keramzito konstrukcija ir giluminiu stabilizavimu. Dėl „minkšto“ grunto rostverką būtų reikėję atlikti gilesnį (apie 30 m), o tai būtų iš esmės padidinę statybų kainą. Giluminis stabilizavimas atliktas iki molinio sluoksnio. Kaip papildomas sutvirtinimas, keramzito sluoksnis buvo apjuostas geotekstile ir apkrautas – taip buvo paspartintas nusėdimo formavimasis viršutiniuose pylimo sluoksniuose. Atraminiai pylimai veikia ir kaip prižiūros kelių „pagrindas“, ir kaip atsvaros funkciją atliekanti konstrukcija.

-

Kokemekio–Raumos geležinkelio atkarpos remontui buvo naudojamas LECA keramzitas.

Naudojant LECA keramzito konstrukciją pavyko reikšmingai sumažinti sąnaudas. Palyginti su poliniais pamatais, buvo sutaupyta 1,6 milijono eurų. Kaip rodo Suomijos kelių tarnybos stebėsenos duomenys, atkarpa per 10 naudojimo metų veikia be problemų kaip ir buvo tikėtasi.

Šiuolaikinis potencialas

Suprojektavus Lahčio atkarpą buvo atnaujintos geležinkelio įrengimo techninės instrukcijos. Tokio projekto šiuolaikinės sąnaudos ir įgyvendinimas buvo sumodeliuotas atliekant lengvojo užpildo konstrukcijos matavimą pagal šiuo metu galiojančius reikalavimus (2 brėžinys). Konstrukcijos kaina buvo palyginta su panašiomis sąlygomis įrengiama rostverko konstrukcija. Geotechninis projektavimas buvo atliktas pagal 7 Europos standartą, taikant dalinio saugumo koeficiento metodą ir Suomijos transporto infrastruktūros valdybos matavimo būdą DA3. Krūvių ir geležinkelio geometrijos projekto dalyje buvo vadovaujamasi šios valdybos pateiktomis geležinkelio techninėmis gairėmis (RATO3). Giluminio stabilizavimo matmenims nustatyti buvo naudojamas naujasis projektavimo vadovas (2018 m.), svarbiausi pakeitimai, palyginti su senuoju, susiję su matavimo principų atnaujinimu, kad jie atitiktų 7 Europos standartą.

Atnaujinta pylimo įrengimo skaičiavimo tvarka atitinka pirminį projektą. Geležinkelio stabilumas be pagrindo paviršiaus sutvirtinimo yra pakankamas. Vertinant,  pagrindinis veiksnys yra leistinas smukimas. Jei bent 6 mėnesių išankstinis pylimo apkrovimas derinamas su giluminio stabilizavimo konstrukcija, bendras pylimo smukimas naudojimo metu neviršija leidžiamųjų ribų (100 mm / 100 metų).

Naudojant lengvojo užpildo konstrukciją ir giluminį stabilizavimą galima reikšmingai sutaupyti, palyginti su darbais naudojant rostverko konstrukciją. Tyrimo duomenimis, lengvojo užpildo sprendimo statybos sąnaudos sudaro tik trečdalį (35 %) visos rostverko konstrukcijos kainos. Tiesiant 100 m ilgio pylimą galima sutaupyti apie 540 000 eurų. Atliekant sąnaudų palyginimą buvo atsižvelgta į konstrukcijas, įtrauktas į standartinį pylimo skerspjūvį: pylimų medžiagą, viršutinius ir atraminius pylimus bei pagrindo konstrukcijas. Preliminarus skaičiavimas pagrįstas galiojančiomis statybos kainomis ir LECA keramzito kaina (50 eurų m³).

Nauji geležinkeliai daugiausia tiesiami pietinėje Suomijos dalyje. Vienas didelis planuojamas projektas yra greitojo geležinkelio jungtis Helsinkis–Turku, iš kurio pirmiausia bus nutiesta 95 km ilgio Espo–Salo atkarpa. Ši atkarpa eina per 35 km ilgio minkštą gruntą ir maždaug trečdalį geležinkelio sudaro specialiosios konstrukcijos, tokios kaip tiltai ir tuneliai. Tiesiant šį geležinkelį didžia dalimi tinkama naudoti lengvojo užpildo konstrukciją.

Lengvasis užpildas yra tinkamas naudoti ir atliekant renovacijos darbus. Esamo geležinkelio pylimo remontas reikalauja sudėtingo eismo organizavimo ir dažniausiai yra sudėtingesnis nei tokios pat apimties automobilių kelio projektas. LECA keramzitas yra medžiaga, su kuria paprasta dirbti ir kurią nesudėtinga sandėliuoti, dėl to jis idealiai tinka projektams, kuriuose labai svarbu trumpi terminai.

Susisiekite

Argo Luhaste

Argo Luhaste

Pardavimų vadovas Baltijos šalyse

Audrius Gricius

Audrius Gricius

Gamybos vadovas Baltia

Please register your details first

Areas of interest