Применение железобетонных шпал, технические характеристики, изготовление

Изготовление фундамента из деревянных шпал

Из такого материала не только возводят фундаментное основание, но и устраивают нижний ряд обвязки. Желательно использовать шпалы, не обработанные креозотом, в противном случае их следует погружать в почву полностью.

Поверхность древесины перед применением несколько раз покрывается антисептическими составами, чтобы исключить процесс гниения, воздействия влаги и насекомых. До обработки материал тщательно осматривается на предмет наличия дефектов, которые могут стать причиной ослабления всей конструкции.

Для строительства фундамента из деревянных шпал своими руками имеется несколько способов.

Когда планируется строительство на опорных столбах, шпалы выставляются вертикально и обвязываются. Такой вариант монтажа подходит для маленьких помещений, несущие стены которых не создают большую нагрузку.

Шпальный фундамент под теплицу монтируется методом из установки на поверхности земли. Такое основание легко отрегулировать по высоте, монтажные работы не отнимают много времени. По такому же способу возводят основания под легкие гаражные помещения и дачные домики. Уложенный на поверхности земли фундамент из деревянных шпал для сарая тоже отличается надежностью и способен прослужить несколько десятков лет.

Под стены, возводимые из тяжелых материалов, железнодорожные шпалы укладывают горизонтально в подготовленную фундаментную траншею. Предварительно на дне устраивается подушка из щебня или песка.

Между фундаментным основанием и стенами объекта укладывается слой гидроизоляционного материала, который одновременно создает защищенность от креозотового запаха. Глубину закладки шпал определяют с учетом особенностей почвенного состава, на котором ведутся строительные работы.

Подробней рассмотрим вертикальную установку шпал.

Здесь важно учитывать их длину и необходимость погружения ниже уровня промерзания земли. Монтажные работы ведутся следующим образом:

Монтажные работы ведутся следующим образом:

• отмечается положение опор с интервалом в два – два с половиной метра. Шаг установки зависит от предполагаемых нагрузок на фундамент и может быть сокращен;
• формируются ямы необходимой глубины;
• вертикально выставляются брусья;
• ямы засыпаются бутовым камнем, утрамбовываются и бетонируются. Для придания дополнительной прочности можно использовать армирование из металлических прутков.

Монтаж, ремонт и утилизация шпал

В ходе монтажа ж/д путей с использованием шпал из ж/б существуют некоторые особенности:

1. Перед установкой опор и рельсов требуется предварительная подготовка поверхности. Чтобы при эксплуатации шпалы сохранили целостность, на верхний слой почвы насыпают песчаные полосы.
2. Для монтажа используют специальное оборудование (учитывая, сколько весит конструкция) для уменьшения физических затрат и снижения стоимости работ.
3. Чтобы опоры служили дольше, необходимо выполнять диагностику путей для обнаружения деформаций и дефектов. Проверка элементов крепежа предотвращает поломки.
4. В результате несвоевременного выявления нарушения целостности крепежных деталей могут возникать трещины и поломка шпал (не только частичная, но и полная).
5. После того как истек срок эксплуатации, или в результате разрушений опор требуется их утилизация. В таких случаях используют щековую дробилку для измельчения изделий. После переработки ими засыпают ямы (небольшого объема), используют при формировании насыпей.

Ремонт шпал заключается в обнаружении дефектов и своевременном их устранении. Возникающие в процессе эксплуатации трещины, раковины, выбоины и отколы заделывают.

Существуют следующие виды ремонта:

• капитальный (после предварительного составления проектов);
• средний (с заменой дефектных шпал);
• подъемочный (наиболее распространенный вид);
• реконструкция (нередко производят замену отдельных элементов).

В ходе ремонта на этом участке помещают сигнальный знак, движение поездов не останавливают. Проведение капитального ремонта осуществляется в междуремонтные сроки, заключается в замене шпал. Для выполнения ремонтных работ используют путевые машинные станции.

Монтаж, ремонт и утилизация шпал

Установка железнодорожных путей имеет следующие особенности:

Железобетонные опоры и рельсы устанавливают на предварительно подготовленную поверхность, которая состоит из почвы, песка и щебня

Для сохранности шпал в процессе эксплуатации и прохождения по ним поездов, важно сохранить верхний слой земли путем устройства песчаных полос.

Железобетонная опора весит немало, и поднять такой вес конструкции не под силу обычному рабочему, монтаж осуществляют с использованием механизированного оборудования. Этот подход снижает применение физической силы и уменьшает стоимость на монтаж изделий

Также механизированный комплекс сокращает время на укладку железной дороги.
Для использования железобетонных шпал на протяжении пятидесяти лет, важно диагностировать пути, что позволит выявить деформации и поломки. Проверяют крепежные элементы, исключают поломку, так как она способна привести к нарушению фиксации подкладки, которая издает звуки в момент прохождения по путям состава.
Несвоевременное обнаружение поломки крепежных деталей приводит к появлению трещин и частичной или полной поломки шпалы.
Когда срок эксплуатации изделия истек или железобетонная опора стала непригодной за счет возможных разрушений, шпалу утилизируют. Утилизация происходит щековой дробилкой, с помощью которой измельчение изделия достигает размера щебня меленькой фракции или средней фракции. Переработанные изделия в дальнейшем используют для засыпки ям.

Ремонтирование железобетонных шпал подразумевает выявление и устранение дефектов и повреждений. Заделывают отколы, выбоины, раковины и трещины. Когда ремонтируется поломка, движение поездов не прекращается, рабочее место ограждают специальным сигнальным знаком. Проводится капитальный ремонт в междуремонтных сроках, где не требуется смена шпал, выполняется ремонт с помощью путевых машинных станций по подготовленным индивидуальным проектам и расчетам. Ремонт железобетонных опор подразделяется на:

• капитальный;
• средний;
• подъемочный;
• реконструкцию.

По типу верхнего монтажа: укладка на новый щебень или на старый щебень. Для усиления мощности и стойкости путей, в процессе проведения работ по ремонтированию поврежденной детали, используют подрельсовые основания различных конструкций.

Заливаем фундамент, делаем ростверк самостоятельно

Под будущий фундамент выкапывают большой котлован, траншею, глубиной не менее 40 см. По дну горизонтально идущей траншеи, с отступом 1,35 – 2,7 м сверлят шурфы под монтаж опор.

Котлован выкапывают, заливают, чтобы оставалось 60 – 70 см сверху под укладку 2-3 свай. Подход упрочнит фундамент, улучшит распределение нагрузки.

Если была сделана траншея, длина свай должна быть, как прямые отдельные участки выкопанного пространства.

Внутрь шурф вводят свернутый рулон рубероида, вставляют, плотно фиксируют арматурный каркас. Для армирования каждого столба используют связку четырех вертикальных штырей с опоясывающей проволокой, с шагом 30-40 см.

Бетонирование ростверка

Следующий шаг — бетонирование смесью воды, цемента, песка, оставляя сверху над залитым пространством 20 см арматуры.

Приступают к сборке ростверка, привязывают арматурные прутья к выведенным запасам, бетонируют.

Когда залитые опоры окончательно отвердеют, сначала укладывают концы шпал, которые получают две опоры (при шаге 2,7 м), или три (при расстоянии 1,35 м). Второй вариант размещения точек опоры предпочтительнее в случае воздвижения гаража, сарая из блоков.

Чтобы бетон просох, не подвергаясь внешним природным воздействиям, попаданию мусора, сразу после заливки укрывают рубероидом, плотным полиэтиленом. Через 2-5 дней после бетонирования укрытие снимают, разбирают опалубку. Остается подождать неделю для полного просыхания цемента, можно начинать строить.

Использование альтернативных способов закладки прочной основы может пойти на пользу при полном изучении вопроса. Если взяться за дело без предварительной информационной подготовки, можно сделать хуже, переплатить по итогу – фундамент придется полностью переделать.

Выйдет ли сэкономить на б/у материале:

Критерии

Перед тем как рассматривать какие-либо варианты, решил выделить те качества, которые были для моего фундамента наиболее важны.

Надёжность

Любой фундамент должен быть в первую очередь надёжным и выдерживать не только вес постройки, но и все предстоящие эксплуатационные нагрузки. В моем случае действие ветра и осадков.

Ветронепроницаемость

Теплица планировалась эксплуатироваться и зимой, а потому поддувания мне были совсем ни к чему. Внутри должен находиться только подогретый воздух.

Защита от вредителей

И да, может быть, кто не знает, но фундамент теплицы должен защищать её от самых разнообразных вредителей. Начиная с медведок и заканчивая кротами и землеройками.

Дешевизна

И от этого пункта не хотелось отказываться. Денег лишних у меня не было, а потому без веских оснований их тратить совсем не хотелось. Но это был очень скользкий момент. К чему может привести чрезмерная экономия я уже видел. Вообще, я думаю, что если не хватает денег, лучше отказаться от услуг строителей и выполнить все работы своими руками.

Типы шпал

Согласно ГОСТ, все заводы, производящие это изделие, должны придерживаться и классификации. Первая из них — размеры:

• Длина шпалы составляет 2 700 миллиметров
• Ширина — 300 миллиметров
• Толщина в центральной части — 145 мм
• Высота в местах, где производится крепление рельсы — 206 мм
• Виды подразделяются и по типу рельсового крепления:
• Ш-1. Раздельное клемно-болтовое крепление. Стык к опоре закрепляется при помощи прокладки и болта
• Ш-2. Нераздельное соединение
• Ш-3. Аналог к Ш-2, но применяются разные типы установки рельсы

Еще одно типовое разделение — изолированные арматурные балки, либо без изолирующих подкладок. От этого параметра зависит электропроводность всей конструкции, безопасность использования. Монтаж производится только на ровную почву, желательно с песчаной поверхностью. Из-за объема и массы изделия, руками рабочего поднять шпалу не получится. Для этого применяются механизированные подъемники. Их использование сокращает время установки, а также снижает стоимость проводимых работ.

Рельсы водружаются на укрепленные шпалы и монтируются в зависимости от типа установки, о которых мы говорили в предыдущем разделе. После монтажа следует проверка выполненных работ, перед сдачей в эксплуатацию. ЖБ-шпалы более долговечны, чем деревянные аналоги. Но периодически их также рекомендуется проверять. Со временем в бетоне могут образоваться мелкие трещины, в последствии заполняемые водой и замерзающие при минусовой температуре. Это чревато расколом изделия. Хотя до критических поломок дело не доходит из-за грамотного армирования. Утилизация вышедшей из строя шпалы производится при помощи дробилки. Получившийся щебень пригоден в дальнейшем использовании. Например, для засыпания ям, укрепления конструкций и в других целях. Подробно о размерах весе железобетонныйх шпал читайте в следующем материале.

Заменитель деревянных шпал

Так как процесс смены поврежденных деревянных брусков очень трудоемкий и дорогостоящий, то люди постоянно искали другой материал, который долговечнее и прочнее дерева. Прогресс не стоял на месте, и люди стали изготавливать искусственный камень, который получил французское название – бетон. Вообще, с момента первого использования такого материала прошло уже более четырех тысяч лет. Он был известен еще в Древнем Риме и применялся в строительстве зданий. Оставшийся до наших дней купол Пантеона сооружен из неармированного бетона. Но после упадка этой империи технология была утеряна. И только в 70-х годах прошлого века на территории бывшего СССР стали укладывать уже железобетонные шпалы.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Как сделать выравнивание бетонного пола своими руками

Особенности установки железобетонных балок

Чтобы получился прочный фундамент, потребуется соблюдать технологию проведения работ неукоснительно.

Перед укладкой каждый столб проверяют на целостность, качество. Обработанные ядом балки, при длительном пребывании на свежем воздухе утрачивают губительные качества. Если долго проветривать, можно использовать при воздвижении построек для живых существ. Стоит избегать новых партий материала.

Новая балка

Применять шпалы для формирования основания под дом рекомендуется только для каркасного сооружения. Связано с увесистостью будущего здания – шпалы не предназначены для тяжелых конструкций.

В связи с большим весом столбцов для монтажа, используют лебедку, кран, петли упрощают задачу.

В зависимости от постройки, сваи монтируют на песчано-гравийную подушку, столбовые опоры.

Если выбран ленточный фундамент, засыпают уплотненную подушку, столбчатые опоры применяют при формировании точечного ростверка.

Можно поставить шпалы с ненапряженным каркасом, собранным проволокой. Сырье невозможно нагреть, удлинить. Вариант применим только к железобетону, длиной до 6 метров. Напряженный каркас монтируют жженной, растянутой железной проволокой, подходит для балок любой протяженности.

Обязательные этапы работ — армирование, постройка опалубки, заливка бетонного раствора. Балка — основание под наружные стены, цоколь.

Перед монтажом армированных балок, металлические стержни обрабатывают антикоррозийными составами.

Опалубку под заливку чаще делают из деревянных досок, но можно использовать листовое железо. Если используется утепляющий материал, форма — несъемная, не подлежит демонтажу после высыхания бетона.

Нужно выполнить бетонирование, чтобы не осталось пустот, снижающих показатели прочности. Для уплотнения фундамента, сразу после заливки участка, много, часто протыкают стяжку прутком арматуры, делают усадку строительным вибратором.

В чем преимущества и недостатки железобетонных шпал — юг-жбк

За время существования железных дорог подпорки под шпалы изготавливались из различных материалов. Были каменные, но камень сложно поддается обработке, быстро трескается и приходит в негодность. Долговечны деревянные шпалы, просмоленные для защиты от негативных воздействий погодных условий.

Но через время и они требовали либо замены, либо ремонта железнодорожных путей. На сегодняшний день железобетонные конструкции с полным основанием считают материалом будущего для изготовления опоры под шпалы и фундамента под здания и постройки. Применяют фундамент из железобетонных шпал для построек всевозможной сложности и этажности на любых видах почвы.

Однако стоит учитывать, что весит данное изделие немало.

Определение

Железобетонные шпалы имеют вид рельсовой опоры, для изготовления которых потребуются брусья с меняющимися размерами и формами сечения. Бетонные рельсовые опоры армируются стальной проволокой, диаметр которой зависит от модификации. При работе с железобетонными шпалами предъявляют следующие требования к их технологии производства:

• приготовление бетонного раствора требует однородной консистенции;
• для нужной передачи силы напряжения материал должен обладать соответствующей прочностью;
• изготавливая изделия, придерживаются точных размеров, форм, которые важны для железобетонных шпал в местах соединения с рельсами.

Где применяются?

В наше время все хотят сэкономить — б/у шпалы дают такую возможность при строительстве собственного дома.

Шпала железобетонная используется при возведении фундаментов и железнодорожных путей.

Из-за различных природных условий эксплуатации и разнообразной механической нагрузки на изделия, при изготовлении железобетонной опоры придерживаются повышенных требований. Это позволит увеличить срок службы, который при благоприятных условиях использования достигнет шестидесяти лет.

Опоры, изготовленные с использованием предварительно напряженного железобетона, повсюду пододвигают распространенные деревянные подпорки за счет своей прочности, долговечности и быстроты монтажа.

Преимущества и недостатки

В шпалах из железобетона присутствуют следующие преимущества:

• длительный срок службы;
• достаточная устойчивость к отрицательным воздействиям факторов окружающей среды;
• отсутствие возможности гниения в процессе эксплуатации;
• стойкость к различным механическим нагрузкам;
• невысокая ценовая категория;
• монтаж и укладка не требуют больших физических затрат;
• не требуют больших затрат на обслуживание в процессе эксплуатации;
• за счет того, что ширина и длина изделия идеально ровные, обеспечивается удобство при перевозке и выгрузке.

Шпале из железобетона присущи следующие недостатки:

• Потребность в периодическом осмотре железнодорожных путей по причине усталостного разрушения сооружения, сделанного из бетона.
• Весит шпала 0,27 тонны, а это значит, что собственноручная установка изделий невозможна. Таким образом, за счет тяжелого веса возникает потребность в специализированной технике. Конструкции из бетона, в отличие от изделий из дерева, вес которых меньше, монтируют специальными механизмами – шпалоукладчиками.
• Необходимость в использовании упругих прокладок, которые позволяют снизить жесткость изделия.
• Шпалам из железобетона присуща большая электропроводность, которая требует применение изоляции.

Какие бывают шпалы

Специалисты, занимающиеся вопросами прокладки железнодорожного пути, в ходе исследований устанавливают необходимое число опор на один километр дороги. Количество этих конструктивных элементов будет зависеть от нескольких показателей: предельной величины нагрузки на рельсы, скорости движения поездов, типа рельсов, вида балластной прослойки, а также от плана и профиля пути.

Согласно соответствующей части законодательства Российской Федерации, в нашей стране разрешается использовать три различных эпюры железной дороги:

• 1600 штук шпал на 1 километр дороги.
• 1840шт/км.
• 2000шт/км.

Эпюрой называется схема расположения шпал на рельсовом участке пути. Для производства таких важных конструктивных элементов, как опоры, может использоваться дерево, железобетон или металл. Все эти материалы обладают своими достоинствами и недостатками, а их выбор строится в зависимости от каждого конкретного случая.

Деревянные шпалы

Шпалы, произведенные из различных прочных пород древесины, наиболее распространены по всем железным дорогам мира. Такой материал, как дерево, с технической точки зрения обладает большим количеством функциональных достоинств, и, при этом, не отличается высокой стоимостью. Основные достоинства деревянных подпорок:

• Высокие показатели упругости.
• Простота производственного процесса.
• Простота в монтаже и эксплуатации.
• Высокие показатели сопротивления электрическому току.

Как и любой другой материал, использующийся для промышленного производства продуктов, дерево обладает определенным перечнем недостатков. К негативным моментам, получаемым от использования древесных подпорок, относятся:

• Малый эксплуатационный период, особенно в условиях повышенной нагрузки.
• Потребности производства в древесине.

Согласно соответствующему законодательству Российской Федерации, в нашей стране укладывают шпалы, произведенные из дерева и подразделяющиеся на две основные категории:

• Обрезные виды с четырьмя пропиленными участками.
• Необрезные виды с двумя пропиленными участками.

Шпалы могут производиться из сосны, ели, пихты, кедра, бука и березы. Средняя длина изделия – 2,75м. Участки с большими показателями эксплуатационных нагрузок комплектуются элементами длиной по 3м.

Шпалы из железобетона

Конструктивные элементы железной дороги, основным материалом при производстве которых являлся железобетон, отличаются очень высокими эксплуатационными характеристиками. К числу однозначных достоинств железобетонных подпорок относятся:

• Отсутствие процессов гниения.
• Защита древесной части колеи.
• Высокий уровень надежности.
• Длительный эксплуатационный период.

К недостаткам шпал, произведенных из смеси железа и бетона, можно отнести следующие факторы:

• Высокие показатели жесткости, за счет чего снижается упругость.
• Высокие показатели электропроводимости.
• Повышенная хрупкость.

В нашей стране подобные опоры стали массово производиться в далеком 1959 году. Согласно статистическим данным, в России, предпочтение отдают струнобетонным брусковым шпалам. По результатам проведенных специалистами исследований можно сказать о том, что наше государство находится на третьем месте в мире, по объему используемых железобетонных подпорок.

Металлические шпалы

Конструктивные элементы железных дорог, произведенные из металлов разных марок, наиболее распространены на территориях Германии и Индии. Эти государства применяют подпорки корытообразной формы. Масса одного стыкового изделия колеблется в промежутке от 60 до 110 килограмм. Незначительное количество опор, произведенных из металла, также имеется и на территориях других стран: Франции, России, Испании и Италии.

Достоинства подпорок из металла:

• Длительный эксплуатационный период.
• Меньшая масса, по сравнению с железобетонными изделиями.
• Простота в эксплуатации.

Недостатки металлических шпал:

• Наименьшие показатели упругости среди всех типов изделий.
• Шумовые эффекты, фиксируемые при движении поезда.
• Высокие показатели электропроводимости.
• Возможность возникновения коррозионных процессов.

Технология производства

Производственные технологии обеспечивают эксплуатационные свойства изделий. Они должны отвечать следующим требованиям:

• бетонный раствор должен иметь однородную консистенцию;
• необходимая прочность материала для требуемой передачи силы напряжения;
• соблюдение размеров и форм, имеющих большое значение при соединении шпал и рельсов.

При производстве изделий используют бетон М500 с показателем морозостойкости не меньше F200. Заполнитель — щебень или гравий с размером фракций от 5 до 20 мм.

4 наиболее распространенные технологии, которые соответствуют требованиям:

1. Карусельный тип с задержкой снятия формы. Залитую в формы бетонную смесь уплотняют, извлекают изделие лишь после того, как оно достигает высоких показателей прочности. При изготовлении используют специальные формы, вмещающие до 6 ед. С помощью специальных механизмов натяжения обеспечивают напряжение прутьев арматуры (в дальнейшем оно, передаваясь на бетон, создает наилучшее с ним сцепление).
2. Линейный тип. Используется конвейер с несколькими формами, расположенными друг за другом (его длина достигает 100 м). С торцов форм имеются специальные устройства, передающие на прутья арматуры предварительное напряжение. Когда состав высохнет, на бетон передается усилие.
3. Снятие формы с последующим напряжением. Данный технологический процесс предусматривает помещение форм в шаблоны, определяющие положение прутков арматуры. После этого заливается и уплотняется бетонная смесь. В ходе застывания в бетон вводят штыри из металла, на которые оказывают механическое давление. Спустя положенное время выполняется демонтаж формы, извлечение шаблонов. Такой способ обеспечивает непрерывный процесс, для получения желаемого результата требуется наличие небольшого количества форм.
4. Демонтаж с предварительным напряжением. Технология аналогична предыдущему методу, отличие заключается в передаче напрягающего усилия (вместо штырей используются рамы).

Стальные шпалы

Стальные шпалы Стальные шпалы из гнутого стального профиля, являются относительно лёгкими по весу. Такие шпалы иногда используются для временных подъездных путей, ветках промышленных предприятий. Их преимущество в том, что они не подвержены гниению и атакам насекомых, хорошо сохраняют ширину колеи, но при этом большим недостатком является то, что они подвержены коррозии.

Стальные шпалы используются на железных дорогах Марокко, Алжира. Как известно, в этих странах очень сухой климат (даже на побережьях). В Саудовской Аравии, где стальные шпалы также имеют широкое применение, основной причиной их использования стало постоянное воровство деревянных шпал бедуинами для костров.

Металлические шпалы применяются также в доменном и сталеплавильном производстве на тех участках, где из-за высоких температур деревянные шпалы горят, а в железобетонных шпалах происходит расслоение бетона. Кроме того, металлические шпалы позволяют устраивать верхнее строение пути при повышенных нагрузках на ось подвижного состава — до 60 тонн (нагрузки на ось подвижного состава РЖД до 25 т)..

В России стальные шпалы на железнодорожной сети общего пользования применены только на некоторых участках Калининградской железной дороги.

В чем преимущества и недостатки железобетонных шпал?

В настоящее время железобетонные шпалы изготавливаются цельнобрусковыми из предварительно напряженного железобетона и армируются высокопрочной проволокой.При производстве железобетонной шпале придают трапециевидную форму, такая шпала лучше работает под нагрузкой (по сравнению с прямоугольным параллелепипедом пропитанных шпал). Наибольшие прогибы и давления на балласт регистрируются у торцов железобетонной шпалы. Для уменьшения воздействия этих явлений ширина подошвы средней части шпалы уменьшена, а у торцов – увеличена.
Трапециевидная форма шпалы (в поперечном сечении) снижает давление на балласт и его деформацию, особенно это заметно у краев балластной призмы, где сопротивление балласта выдавливанию наименьшее

Одновременно сопротивляемость пути выбросу и сдвигу в поперечном направлении значительно увеличивается, что особенно важно для бесстыкового пути.
При этом железобетонная шпала имеет переменное по длине продольное сечение. В средней части оно характеризуется относительно низкой жесткостью

В подрельсовых же сечениях увеличение высоты шпалы создается путем утолщения слоя бетона над продольной арматуры. Верхняя часть шпалы при движении поезда подвергается сжатию, а на сжатие работает хорошо даже неармированный бетон.
Такая совокупность сечений способствует достижению некоторых преимуществ:
— поскольку центр тяжести подрельсовых сечений выше центра тяжести арматуры (в средней части шпалы – эффект «наоборот»), происходит рациональное предварительное обжатие бетона. Соответственно, максимальное предварительное обжатие бетона возникает в зонах, растянутых под поездной нагрузкой: в верхних зонах в середине шпалы и в нижних зонах – в ее подрельсовых сечениях;

— чем меньше жесткость шпалы на изгиб, тем меньше изгибающий момент в средней междурельсовой части шпалы.
Чтобы сделать работу закладных болтов и нашпальных резиновых подкладок максимально эффективной, а также в целях обустройства подуклонки рельсов и передачи боковых сил на бетон, в подрельсовых зонах делают углубления с наклоном.
Выделяют два сорта железобетонных шпал – соответственно показателям качества бетонной поверхности, стойкости к образованию трещин и точности геометрических параметров.
Шпалы второго сорта (так же как и шпалы пропитанные второго типа) укладываются только с согласия заказчика на станционных, подъездных путя и путях с малой нагрузкой.
Железобетонные шпалы брускового типа эксплуатируются уже в течение долгого времени и показали свои бесспорные преимущества перед деревянными пропитанными шпалами:
— стабильность ширины рельсовой колеи;
— более высокая устойчивость бесстыкового пути против выброса (выше на 10-20%, чем при использовании деревянных шпал);
— железобетонные шпалы более долговечны (срок эксплуатации может достигать 30-50 лет), поэтому они реже требуют ремонта;
— по всей длине пути характеристики упругости более однородны, что обеспечивает плавность движения поездов (это особенно важно для скоростных линий);
— сохранность лесов.
Шпалы
Шпалы (рельсовые опоры) служат для:
восприятия давления от рельсов и передачи его балластному слою;
упругой переработки динамических воздействий на путь;
обеспечения постоянства ширины колеи и совместно с балластом устойчивости рельсошпальной решетки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
В соответствии с этим шпалы должны обладать достаточной прочностью, упругостью, хорошо сопротивляться механическому износу и перемещениям, быть простыми по форме, иметь наибольший срок службы и наименьшую стоимость при изготовлении и содержании.
Число шпал на 1 км (эпюра) зависит от величины нагрузок на рельсы, грузонапряженности, скоростей движения поездов, типа рельсов, типа балластного слоя, плана и профиля пути. В РФ приняты 3 эпюры: 1600 шт/км (на второстепенных путях), 1840 и 2000 (в зависимости от плана линии и скорости движения).
Схема расположения шпал на рельсовом звене называется эпюрой укладки шпал.
Шпалы (в зависимости от материала) бывают деревянные, железобетонные и металлические.
Рубрики Железобетон

Деревянные шпалы

Деревянные шпалы преобладают на железных дорогах мира, так как они с технической точки зрения в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к подрельсовому основанию.

Главные достоинства деревянных шпал – хорошая упругость, простота изготовления и эксплуатации (транспортировки, подбивки, смены), большое электрическое сопротивление.

Недостатки деревянных шпал – малый срок службы при высокой грузонапряженности, большая потребность в деловой древесине, необходимой для разнообразнейших нужд народного хозяйства.

С 1 января 1966 г. на дорогах России укладывают деревянные шпалы (рис. 1) двух видов:

• обрезные (А), у которых пропилены все четыре стороны;
• необрезные (Б), у которых пропилены две противоположные стороны – постели.

Деревянные шпалы делятся на три типа:

• I – для главных путей;
• II – для станционных и подъездных (железнодорожных путей необщего пользования);
• III – для малодеятельных путей необщего пользования промышленных предприятий.

Рис. 1 – Типы деревянных шпал (поперечные сечения)

Шпалы изготовляют из сосны, ели, пихты, кедра, бука и березы. Длина шпал 2,75 м. Для особо грузонапряженных участков поставляют шпалы длиной 2,8 м, а для участков с совмещенными путями различной ширины колеи – 3,0 м.

Деревянные шпалы заменяют из-за гниения и механического износа. Эти процессы протекают одновременно и влияют друг на друга. В РФ принята система выборочной смены шпал, кроме капитального ремонта, при котором шпалы заменяют сплошь. Профессор М. А. Чернышев предложил определять средний фактический срок службы деревянных шпал из выражения

где А – общее количество шпал, лежащих в пути;

m₁, m₂ – количество негодных шпал в пути по данным натурного осмотра соответственно к началу и к концу периода (года, пятилетки);

n – количество шпал, уложенных в путь за период t_н;

t_н – длительность наблюдения.

Величины A, m₁, m₂ и n берут из технического паспорта пути и технических отчетов.

Рис. 2 – Изменение срока службы деревянных шпал в зависимости от прошедшего тоннажа: 1 – костыльное скрепление; 2 – раздельное жесткое; 3 – раздельное с пружинной клеммой

По данным МИИТа и ВНИИЖТа, срок службы деревянных шпал при различных скреплениях зависит от прошедшего тоннажа (рис. 2). Продление срока службы шпал имеет большое народнохозяйственное значение. Чтобы увеличить их долговечность, необходим целый комплекс мероприятий и следует выполнять множество требований:

• заготовлять здоровую древесину, как правило, зимой;
• до пропитки хранить и просушивать шпалы без доступа прямых лучей солнца; костыльные и шурупные отверстия сверлить перед пропиткой;
• стягивать шпалы винтами для предупреждения их растрескивания;
• перед пропиткой накалывать постели и боковые грани шпал для увеличения глубины пропитки и предупреждения растрескивания;
• высококачественно пропитывать шпалы на заводах маслянистыми антисептиками (каменноугольным креозотовым или антраценовым маслом);
• правильно (по инструкции) хранить шпалы после пропитки на заводах и на дорогах до укладки в путь;
• бережно грузить, перевозить и выгружать шпалы, правильно укладывать их в путь и подбивать;
• широко применять специальные нашпальные прокладки, чтобы предохранить поверхность от механического износа;
• использовать высококачественный балласт;
• предупреждать угон пути;
• укладывать на 1 км пути столько шпал, сколько требуется при данных грузонапряженности, нагрузке от подвижного состава и скорости движения поездов;
• высококачественно осуществлять текущее содержание пути в целом и шпал в частности.

Среди всех мероприятий по продлению срока службы деревянных шпал особое место занимает пропитка их антисептиками, которые убивают разрушающие древесину грибки и не допускают их развития. Лучший антисептик – каменноугольное креозотовое масло. Это – чистый отгон каменноугольной смолы без посторонних примесей. Его получают на коксохимических заводах перегонкой смолы при температуре 200–400 °С. Этот антисептик не выщелачивается, не влияет вредно на металл и не повышает электропроводность шпал. Обычно его применяют в смеси с мазутом (40–50% каменноугольного креозотового масла и 60– 50% мазута).