RU97380U1

RU97380U1 - BASIS OF A UNBALLASTED RAILWAY

Info

Publication number: RU97380U1
Application number: RU2008140702/11U
Authority: RU
Inventors: Фердинанд Иренеушевич Стасюлевич; Андрей Витальевич Андреев; Владимир Анатольевич Назаренко
Original assignee: Фердинанд Иренеушевич Стасюлевич; Андрей Витальевич Андреев
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-09-10

Abstract

1. Основание безбалластного рельсового пути, состоящее из нижнего конструктивного слоя, расположенного на земляном полотне и выполненного в виде плиты, на которую уложен верхний конструктивный слой, отличающееся тем, что плита нижнего конструктивного слоя выполнена на основе ячеистого каркаса с пространственными ячейками, заполненными грунтом, верхний конструктивный слой выполнен в виде плиты на основе ячеистого каркаса с пространственными ячейками, заполненными бетоном, при этом ячеистый каркас нижнего конструктивного слоя частично вдавлен в земляное полотно. ! 2. Основание по п.1, отличающееся тем, что ячеистый каркас нижнего конструктивного слоя вдавлен в земляное полотно на 1/3 глубины ячеек. ! 3. Основание по п.1, отличающееся тем, что плита верхнего конструктивного слоя в целом имеет модуль упругости от 1500 до 21000 МПа. ! 4. Основание по п.1, отличающееся тем, что ячеистые каркасы выполнены из полимерных элементов, соединенных между собой. ! 5. Основание по п.1, отличающееся тем, что внутренние стенки ячеистого каркаса верхнего конструктивного слоя имеют перфорацию. 1. The base of the ballastless track, consisting of a lower structural layer located on the subgrade and made in the form of a plate on which the upper structural layer is laid, characterized in that the plate of the lower structural layer is made on the basis of a cellular frame with spatial cells filled with soil, the upper structural layer is made in the form of a plate based on a cellular frame with spatial cells filled with concrete, while the cellular frame of the lower structural layer is partially pressed into the subgrade. ! 2. The base according to claim 1, characterized in that the cellular frame of the lower structural layer is pressed into the subgrade by 1/3 of the depth of the cells. ! 3. The base according to claim 1, characterized in that the plate of the upper structural layer as a whole has an elastic modulus of from 1500 to 21000 MPa. ! 4. The base according to claim 1, characterized in that the cellular frames are made of polymer elements interconnected. ! 5. The base according to claim 1, characterized in that the inner walls of the cellular frame of the upper structural layer have perforation.

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к верхнему строению железнодорожного пути.The invention relates to railway transport, in particular to the upper structure of the railway track.

Известно основание рельсового пути, состоящее из установленного на земляном полотне нижнего конструктивного слоя, на котором расположен верхний конструктивный слой, при этом нижний конструктивный слой выполнен в виде железобетонного лотка, а верхний конструктивный слой состоит из первого слоя щебеночного балласта, на который уложена диафрагма из армодренажного материала, на которой расположен второй слой балласта (см. патент РФ №2127786 «Верхнее строение пути и способ его сооружения», опубликованный 1999.03.20). Толщина первого слоя балласта, меньше толщины второго слоя балласта, на который впоследствии укладывается рельсошпальная решетка. В нижней части боковых стенок лотка выполнены дренажные отверстия.The base of the rail track is known, consisting of a lower structural layer installed on the subgrade, on which the upper structural layer is located, while the lower structural layer is made in the form of a reinforced concrete tray, and the upper structural layer consists of the first layer of crushed stone ballast, on which the diaphragm of the armature drainage is laid the material on which the second ballast layer is located (see RF patent No. 2127786 "The upper structure of the track and the method of its construction", published 1999.03.20). The thickness of the first ballast layer is less than the thickness of the second ballast layer, onto which the rail-sleeper grid is subsequently laid. In the lower part of the side walls of the tray, drainage holes are made.

Основной проблемой содержания балласта является его загрязнение. В процессе эксплуатации под воздействием поездной нагрузки происходит разрушение крупных фракций щебня балластных слоев и заполнение пустот между фракциями щебня более мелкими частицами (падающие с вагонов частицы перевозимы сыпучих грузов, продукты износа железобетонных шпал, продукты дробления и истирания балласта), что ухудшает дренажные и упругие свойства балластных слоев. Легкоподвижные и мелкосыпучие частицы просыпаются между щебнем и во втором балластном слое концентрируются на поверхности диафрагмы из армодренажного материала, ухудшая его дренажные свойства, а в первом балластном слое - на дне лотка, забивая дренажные отверстия, что способствует заиливанию обоих балластных слоев и приводит к необходимости внеочередной очистки щебня.The main problem of ballast content is its pollution. During operation, under the influence of train loading, large fractions of crushed stone of ballast layers are destroyed and voids between fractions of crushed stone are filled with smaller particles (particles falling from cars are transported by bulk goods, wear products of reinforced concrete sleepers, products of crushing and abrasion of ballast), which impairs drainage and elastic properties ballast layers. Loosely moving and friable particles wake up between gravel and in the second ballast layer are concentrated on the surface of the diaphragm from the reinforced drainage material, impairing its drainage properties, and in the first ballast layer - on the bottom of the tray, clogging the drainage holes, which contributes to silting of both ballast layers and leads to the need for extraordinary cleaning rubble.

Балластные слои с ухудшенными упругими свойствами хуже распределяют действующую нагрузку, что приводит к увеличению напряжения в донной части лотка и в земляном полотне, а следствием этого является необходимость проведения ремонтных работ.Ballast layers with deteriorated elastic properties distribute the effective load worse, which leads to an increase in stress in the bottom of the tray and in the subgrade, and the consequence of this is the need for repair work.

Данная конструкция имеет достаточно сложную технологию монтажа: основание пути в собранном виде вместе с рельсошпальной решеткой, содержащей инвентарные рельсы, отправляют к месту укладки, после которой инвентарные рельсы заменяют на стандартные и производят выправку пути. Такой способ монтажа требует больших транспортных расходов.This design has a rather complicated installation technology: the track base is assembled together with the rail-sleeper grid containing inventory rails, sent to the installation site, after which the inventory rails are replaced with standard ones and the track is straightened. This installation method requires high transportation costs.

Известно основание безбалластного рельсового пути, описанное в патенте РФ №2314382 «Способ производства конструкции рельсового пути» с приоритетом от 2004.06.03, опубликованном 2008.01.10 и выбранном в качестве прототипа.The base of the ballastless track is known, described in the patent of the Russian Federation No. 2314382 "Method for the production of rail construction" with priority from 2004.06.03, published 2008.01.10 and selected as a prototype.

Данное основание безбалластного рельсового пути состоит из нижнего конструктивного слоя, расположенного на земляном полотне и выполненного в виде бетонной плиты, на которую между ее вертикальными бортами уложен верхний конструктивный слой, выполненный в виде железобетонного лотка, состоящего из отдельных сегментов, каждый из которых снабжен краевой установочной выемкой или, соответственно, прорезью с центрирующим вкладышем, при этом ширина лотка равна расстоянию между вертикальными бортами бетонной плиты. Для лучшей фиксации стыкового шва между сегментами используется вкладыш с поперечным сечением в форме креста. Статические и динамические нагрузки на верхние слои земляного полотна пути снижены благодаря тому, что элементы основания (бетонная плита и железобетонный лоток) распределяют силовые воздействия на значительную площадь. Заданная геометрия пути обеспечивается тем, что расстояние между стенками лотка соответствует длине шпал и при установке рельсов происходит их автоматическое центрирование.This base ballastless track consists of a lower structural layer located on the subgrade and made in the form of a concrete slab, on which the upper structural layer is laid between its vertical sides, made in the form of a reinforced concrete tray, consisting of separate segments, each of which is equipped with an edge installation a recess or, respectively, a slot with a centering insert, while the width of the tray is equal to the distance between the vertical sides of the concrete slab. For better fixation of the butt joint between the segments, an insert with a cross section in the shape of a cross is used. Static and dynamic loads on the upper layers of the roadbed are reduced due to the fact that the base elements (concrete slab and reinforced concrete chute) distribute force effects over a significant area. The specified geometry of the path is ensured by the fact that the distance between the walls of the tray corresponds to the length of the sleepers and when the rails are installed, they are automatically centered.

Данная известная конструкция основания пути, требующая высокой точности при укладке сегментов лотка и их центрировании, весьма чувствительна к погрешностям, допущенным при изготовлении, как бетонной плиты, так и сегментов лотка, и поэтому необходим строгий контроль как на стадии изготовления сегментов лотка, так и на стадии производства строительных и монтажных работ.This known design of the track base, which requires high accuracy when laying the tray segments and centering them, is very sensitive to errors made in the manufacture of both the concrete slab and the tray segments, and therefore strict control is required both at the stage of manufacturing the tray segments and stages of construction and installation works.

Ранее господствовало убеждение, что геометрия пути является основным показателем состояния пути. Однако в последнее время распространяется мнение, что в большей степени состояние пути определяют его прочностные характеристики (см. статью «Выставки путевой техники в Далласе и Мюнстере», журнал «Железные дороги мира», 2003 г., №11).Previously, the belief that the geometry of the path was the main indicator of the state of the path prevailed. Recently, however, it has been widely believed that the condition of a track is determined to a greater extent by its strength characteristics (see the article “Exhibitions of Track Engineering in Dallas and Münster”, the journal Railways of the World, 2003, No. 11).

Пенобетон, из которого выполнены бетонная плита и сегменты лотка, имеет хорошую механическую прочность и высокие показатели тепло- и звукоизоляции. Однако на прочность пенобетона влияют содержание влажности (влажное выдерживание), физические и химические характеристики компонентов смеси и их пропорции, то есть состав смеси, тип цемента, песка и другие наполнители должны быть постоянными, так как любое изменение может весьма заметно изменить прочность пенобетона. Отсюда видно, что соблюдение таких жестких требований для получения пенобетона заданной прочности возможно только в заводских условиях, то есть при изготовлении сегментов лотка. Прочностные же свойства бетонной плиты, которая заливается из замешанного на месте пенобетона, могут значительно отличаться от расчетных показателей, что может привести к преждевременному разрушению как бетонной плиты, так и железобетонного лотка, установленного на ней. Так как предел прочности пенобетона на растяжение составляет 0,25 от предела прочности при сжатии, то под действием циклических и динамических нагрузок, возникающих при прохождении подвижного состава, произойдет разрушение (нарушение целостности) монолитных бетонных конструкций и плиты и лотка, армированного сталью, которая также будет разрушаться под действием коррозии. Возникающие разрушения конструктивных элементов основания приводят к его неравномерной деформации, которая является причиной возникновения крайне нежелательных дополнительных напряжений рельсовых плетей.Foam concrete, from which the concrete slab and tray segments are made, has good mechanical strength and high heat and sound insulation. However, the strength of the foam concrete is affected by the moisture content (wet holding), the physical and chemical characteristics of the components of the mixture and their proportions, that is, the composition of the mixture, the type of cement, sand and other fillers must be constant, since any change can very noticeably change the strength of the foam concrete. This shows that compliance with such stringent requirements to obtain foam concrete of a given strength is possible only in the factory, that is, in the manufacture of tray segments. The strength properties of a concrete slab, which is poured from foam concrete mixed in place, can significantly differ from the calculated values, which can lead to premature destruction of both the concrete slab and the reinforced concrete chute installed on it. Since the tensile strength of foam concrete is 0.25 of the compressive strength, under the influence of cyclic and dynamic loads arising from the passage of rolling stock, there will be a destruction (integrity violation) of monolithic concrete structures and a plate and tray reinforced with steel, which also will be destroyed by corrosion. The resulting destruction of the structural elements of the base lead to its uneven deformation, which is the cause of extremely undesirable additional stresses of rail lashes.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание прочного, конструктивно и технологически простого основания безбалластного рельсового пути.The technical problem, the solution of which the claimed solution is directed, is the creation of a durable, structurally and technologically simple base ballastless track.

Решением данной задачи является заявляемое основание безбалластного рельсового пути, состоящее из нижнего конструктивного слоя, расположенного на земляном полотне, и выполненного в виде плиты, на которую уложен верхний конструктивный слой, новым в котором является то, что плита нижнего конструктивного слоя выполнена на основе ячеистого каркаса с пространственными ячейками, заполненными грунтом, верхний конструктивный слой выполнен в виде плиты на основе ячеистого каркаса с пространственными ячейками, заполненными бетоном, при этом ячеистый каркас нижнего конструктивного слоя частично вдавлен в земляное полотно. Плита верхнего конструктивного слоя в целом может иметь модуль упругости от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей. Ячеистые каркасы могут быть выполнены из полимерных элементов, соединенных между собой, внутренние стенки ячеистого каркаса верхнего конструктивного слоя могут иметь перфорацию. Ячеистый каркас нижнего конструктивного слоя может быть вдавлен в земляное полотно на 1/3 глубины ячеек.The solution to this problem is the claimed base ballastless track, consisting of a lower structural layer located on the subgrade, and made in the form of a plate on which the upper structural layer is laid, new in which the plate of the lower structural layer is made on the basis of a cellular frame with spatial cells filled with soil, the upper structural layer is made in the form of a slab based on a cellular frame with spatial cells filled with concrete, while I eisty lower frame structural layer is partially pushed into the roadbed. The plate of the upper structural layer as a whole can have an elastic modulus from 1,500 mega pascals to 21,000 mega pascals. The cellular frames can be made of polymer elements interconnected, the inner walls of the cellular frame of the upper structural layer can have perforation. The cellular frame of the lower structural layer can be pressed into the subgrade at 1/3 of the depth of the cells.

Используемый в нижнем и верхнем конструктивных слоях ячеистый каркас с пространственными ячейками, представляющий собой сотовую конструкцию, выполнен из полимерных элементов, соединенных между собой, является компактным элементом, в котором стенки ячеек и места соединений элементов являются ребрами жесткости, увеличивающими прочность конструктивных слоев за счет объемного армирования, степень их устойчивости в горизонтальном и вертикальном направлениях и сопротивляемость изгибу. В качестве полимерного материала для изготовления каркасов используют, например, полиэтилен, имеющий хорошие прочностные и упругие свойства. Глубина ячеек каркаса определяет толщину конструктивного слоя. Оптимальная толщина стенок каркасов (в зависимости от класса пути) равна 5-10 мм.The cellular frame with spatial cells used in the lower and upper structural layers, which is a honeycomb structure, made of polymer elements interconnected, is a compact element in which the cell walls and the joints of the elements are stiffeners that increase the strength of the structural layers due to the volumetric reinforcement, the degree of their stability in horizontal and vertical directions and resistance to bending. As the polymer material for the manufacture of frames use, for example, polyethylene having good strength and elastic properties. The depth of the cells of the frame determines the thickness of the structural layer. The optimal thickness of the walls of the frames (depending on the class of the path) is 5-10 mm.

Используемый для заполнения ячеек каркаса нижнего конструктивного слоя грунт - это любая горная порода или почва. По своему механическому составу грунты подразделяются на несвязные (галька, щебень, гравий, дресва, песок, пыль) и связные (супесь, суглинок, глина) и при использовании в строительстве могут быть укреплены неорганическими и/или органическими вяжущими материалами.The soil used to fill the cells of the frame of the lower structural layer is any rock or soil. According to their mechanical composition, soils are divided into incoherent (pebble, crushed stone, gravel, wood, sand, dust) and cohesive (sandy loam, loam, clay) and, when used in construction, they can be strengthened with inorganic and / or organic binders.

В каждой ячейке каркаса заполнитель (грунт или бетон) находится в контакте с ее стенками и со смежными, расположенными снизу и/или сверху, слоями. Так заполнитель (грунт) нижнего конструктивного слоя находится в контакте с земляным полотном и с заполнителем (бетоном) верхнего конструктивного слоя с образованием промежуточного связующего слоя грунтобетона, обладающего высокими прочностными и деформационными характеристиками. При этом заполнитель (грунт) в ячейке находится в условиях всестороннего сжатия, что обеспечивает всему нижнему конструктивному слою необходимую прочность и упругость. При наличии перфорации во внутренних стенках каркаса верхнего конструктивного слоя образуется дополнительная связь между заполнителем (бетоном) соседних ячеек. Каркасы, ячейки которых заполнены заполнителем (грунтом, бетоном), представляют собой плиты, которые при эксплуатации в условиях повышенных статических, циклических и динамических нагрузок распределяют действующие нагрузки на значительную площадь, за пределы зоны их воздействия, в результате чего снижается величина вертикального напряжения на плиту нижнего конструктивного слоя и на земляное полотно, что обеспечивает их высокую несущую способность.In each cell of the frame, aggregate (soil or concrete) is in contact with its walls and with adjacent layers located below and / or above. So the aggregate (soil) of the lower structural layer is in contact with the subgrade and with the aggregate (concrete) of the upper structural layer with the formation of an intermediate binder layer of soil concrete with high strength and deformation characteristics. In this case, the aggregate (soil) in the cell is in conditions of comprehensive compression, which provides the entire lower structural layer with the necessary strength and elasticity. In the presence of perforation in the inner walls of the frame of the upper structural layer, an additional bond is formed between the aggregate (concrete) of neighboring cells. Frames, the cells of which are filled with aggregate (soil, concrete), are plates that, when used under increased static, cyclic and dynamic loads, distribute the existing loads over a significant area outside the zone of their influence, resulting in a decrease in the value of vertical stress on the plate lower structural layer and on the subgrade, which ensures their high bearing capacity.

На качество безбалластного пути существенно влияет земляное полотно, которое должно быть укреплено для придания ему устойчивости. Для дополнительного укрепления поверхностного слоя предварительно утрамбованного земляного полотна в него частично (не полностью) вдавлен ячеистый каркас нижнего конструктивного слоя. При проведении испытаний было установлено, что оптимальная величина заглубления нижней части каркаса равна 1/3 глубины его ячеек (высоты каркаса). Такая величина заглубления каркаса достаточна для его надежного соединения с земляным полотном, что увеличивает прочность основания, и для дополнительного укрепления поверхностного слоя земляного полотна.The quality of the ballastless path is significantly affected by the subgrade, which must be strengthened to give it stability. To further strengthen the surface layer of the pre-compacted subgrade, the cellular frame of the lower structural layer is partially (not completely) pressed into it. During testing, it was found that the optimal depth of the lower part of the frame is 1/3 of the depth of its cells (height of the frame). This amount of deepening of the frame is sufficient for its reliable connection with the subgrade, which increases the strength of the base, and for additional strengthening of the surface layer of the subgrade.

Так как излишне жесткая конструкция основания может быть повреждена при интенсивных циклических и динамических нагрузках от подвижного состава, при испытаниях заявляемого основания безбалластного рельсового пути было установлено, что для повышения упругости основания желательно, чтобы верхний конструктивный слой в целом (в зависимости от класса пути) имел модуль упругости от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей. Упругость конструктивного слоя обеспечивается конструкцией каркаса и, связанного с ним, бетона, упругие и прочностные свойства которого являются определяющими и могут быть оптимизированы комплексной полимерной добавкой полифункционального действия (комплексный модификатор бетона). Конструктивный слой с модулем упругости менее 1500 мега паскалей не обладает достаточной жесткостью, что может привести к его смятию, а конструктивный слой с модулем упругости более 21000 мега паскалей не повышает упругость основания.Since an excessively rigid base structure can be damaged under intense cyclic and dynamic loads from rolling stock, when testing the inventive base of a ballastless rail, it was found that to increase the elasticity of the base, it is desirable that the upper structural layer as a whole (depending on the class of track) have modulus of elasticity from 1500 mega pascals to 21000 mega pascals. The elasticity of the structural layer is ensured by the construction of the frame and the concrete associated with it, the elastic and strength properties of which are decisive and can be optimized with a complex polymer additive of multifunctional action (complex modifier of concrete). A structural layer with an elastic modulus of less than 1,500 mega pascals does not have sufficient rigidity, which can lead to crushing, and a structural layer with an elastic modulus of more than 21,000 mega pascals does not increase the elasticity of the base.

Ширина готового основания больше длины укладываемой на него шпалы на 1/3-1/4 часть.The width of the finished base is greater than the length of the sleepers laid on it by 1 / 3-1 / 4 part.

Для изготовления заявляемого конструктивно простого основания безбалластного рельсового пути с использованием ячеистых каркасов не требуется какого-либо специального оборудования и сложной технологии.For the manufacture of the inventive structurally simple foundation ballastless rail using cellular frames does not require any special equipment and sophisticated technology.

Авторам известно использование ячеистого каркаса из полимерных элементов для объемного усиления (армирования) грунтов (при строительстве автомобильных и железных дорог, аэродромов), для защиты их от эрозии, в частности, для защиты от эрозии откосов насыпей и выемок дорог (СТО 218.3.005/2-2007 «Решетка геотекстильная каркасная марки «Геомат»).The authors know the use of a cellular frame made of polymer elements for volumetric reinforcement (reinforcement) of soils (in the construction of roads and railways, airfields), to protect them from erosion, in particular, to protect the slopes of embankments and excavations from erosion (STO 218.3.005 / 2-2007 "Geotext frame lattice of the Geomat brand).

Авторам не известно использование плит на основе ячеистого каркаса в качестве основных несущих конструктивных элементов основания рельсового пути. Предлагаемое техническое решение преодолевает стереотипность мышления специалистов в данной области и выводит использование строительных элементов на основе ячеистого каркаса на новую ступень развития, обеспечивая новые возможности в области строительства оснований рельсовых путей, что позволяет говорить о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The authors do not know the use of slabs based on a honeycomb frame as the main load-bearing structural elements of the base of the rail track. The proposed technical solution overcomes the stereotypical thinking of specialists in this field and takes the use of building elements based on a cellular frame to a new stage of development, providing new opportunities in the construction of rail track bases, which allows us to talk about the compliance of the claimed technical solution with the patentability condition of "inventive step".

При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».When conducting a search in the sources of patent and scientific and technical literature, no solutions were found containing the totality of the proposed features for solving the task, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability criterion of "novelty."

Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где схематично изображено: на фиг.1 - ячеистый каркас; на фиг.2 - основание безбалластного рельсового пути в сборе.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where is schematically shown: figure 1 - mesh frame; figure 2 - the base ballastless rail assembly.

Основание безбалластного рельсового пути состоит из нижнего конструктивного слоя 1, расположенного на земляном полотне 2, и выполненного в виде плиты, на которую уложен верхний конструктивный слой 3. Плита нижнего слоя 1 выполнена на основе ячеистого каркаса 4 с пространственными ячейками, заполненными грунтом 5. Верхний конструктивный слой 3 выполнен в виде плиты на основе ячеистого каркаса 6 с пространственными ячейками, заполненными бетоном 7. Поверхностный слой земляного полотна 2 укреплен вдавленным в нее ячеистым каркасом 4 нижнего слоя 1 на глубину h₁, равную 1/3 глубины ячеек. Ячеистые каркасы 4 и 6 могут быть выполнены из полимерных элементов, например, в виде пластин, соединенных между собой. В качестве полимерного материала используют, например, полиэтилен. Внутренние стенки ячеистого каркаса 6 верхнего слоя 3 могут иметь перфорацию (на чертеже не показано).The base of the ballastless track consists of a lower structural layer 1 located on a subgrade 2 and made in the form of a plate on which the upper structural layer 3 is laid. The lower layer 1 plate is made on the basis of a cellular frame 4 with spatial cells filled with soil 5. The upper the structural layer 3 is made in the form of a slab based on a cellular frame 6 with spatial cells filled with concrete 7. The surface layer of the subgrade 2 is strengthened by a pressed in the cellular frame 4 of the lower layer I 1 to a depth of h ₁ equal to 1/3 of the depth of the cells. The cellular frames 4 and 6 can be made of polymer elements, for example, in the form of plates interconnected. As the polymeric material, for example, polyethylene is used. The inner walls of the honeycomb frame 6 of the upper layer 3 may have perforation (not shown in the drawing).

Площадь ячеек каркасов 4 и 6 выбирается исходя из условий эксплуатации, а именно: так как плита слоя 3 воспринимает максимальные нагрузи со стороны подвижного состава, то ее прочностные свойства, которые зависят от площади ячейки каркаса 6, также должны быть максимальными, то есть площадь ячейки каркаса 6 должна быть минимальной, а площадь ячейки каркаса 4 слоя 1, воспринимающего распределенную нагрузку, может быть увеличена, как показали испытания, не более чем в 4 раза относительно площади ячейки каркаса 6. Наиболее оптимальной для верхнего конструктивного слоя 3 является ячейка площадью 16-25 см², а для нижнего конструктивного слоя 1 - 49-100 см². Глубина ячеек каркасов 4 и 6 определяет толщину конструктивных слоев 1 и 3 соответственно. В результате проведенных испытаний было установлено, что для создания прочного основания безбалластного рельсового пути толщина Н основания должна быть равна (в зависимости от класса пути) от 150 до 300 мм, при этом оптимальная толщина h₂ верхнего конструктивного слоя 3 равна 100 мм, а толщина h₃ нижнего конструктивного слоя 1 - остальное от толщины основания Н плюс h₁.The cell area of the frames 4 and 6 is selected based on operating conditions, namely: since the plate of layer 3 accepts the maximum loads from the rolling stock, its strength properties, which depend on the area of the cell of the frame 6, must also be maximum, that is, the area of the cell the frame 6 should be minimal, and the area of the cell of the frame 4 of the layer 1, perceiving the distributed load, can be increased, as tests have shown, no more than 4 times relative to the area of the cell of the frame 6. The most optimal for the upper nstruktivnogo layer 3 is a cell area of 16-25 cm ^2, and for the lower structural layer 1 - 49-100 cm ^2. The depth of the cells of the frames 4 and 6 determines the thickness of the structural layers 1 and 3, respectively. As a result of the tests, it was found that in order to create a solid foundation of a ballastless track, the thickness H of the base must be equal (depending on the class of track) from 150 to 300 mm, while the optimal thickness h _{2 of the} upper structural layer 3 is 100 mm, and the thickness h ₃ lower structural layer 1 - the rest of the thickness of the base H plus h ₁ .

Плита верхнего слоя 3 в целом может иметь модуль упругости от 1500 мега паскалей до 21000 мега паскалей для чего используется комплексная полимерная добавка полифункционального действия (комплексный модификатор бетона), количество которой (5-50% от массы неорганического вяжущего материала - цемента) выбирается в зависимости от вида и свойств используемого инертного материала (земля и/или песок и/или гравий и/или щебень и/или керамзит и/или асфальтовая крошка и/или бой кирпича и/или отходы ферросплавного производства). Метод выбора конкретных соотношений компонентов наполнителя является авторским и основан на личных знаниях и опыте работы авторов. Полимерная добавка одновременно с увеличением упругости наполнителя, увеличивает и его прочность (предел прочности к механическому разрушению 2,5-20 мега Паскалей), в частности за счет повышения водонепроницаемости и стойкости к образованию трещин, уменьшения усадочных деформаций. Полимерная добавка полифункционального действия выбирается из числа известных добавок, например, комплексный модификатор бетона по патенту РФ №2288197, или добавка «Ренолит», выполненная на основе латекса, выполняющего роль вяжущего материала в дополнение к неорганическому вяжущему материалу (цементу). Использование добавки на основе латекса позволяет для достижения заданных упругих свойств наполнителя уменьшить долю полимерной добавки. Так при использовании в качестве инертного материала песка, доля полимерной добавки составляет 5-8%, а для жестких инертных материалов (щебень) - 10-40%.The slab of the top layer 3 as a whole can have an elastic modulus from 1500 mega pascals to 21000 mega pascals for which a complex polymer additive of multifunctional action (complex concrete modifier) is used, the amount of which (5-50% by weight of the inorganic binder material - cement) is selected depending on the type and properties of the inert material used (earth and / or sand and / or gravel and / or crushed stone and / or expanded clay and / or crushed asphalt and / or brick bricks and / or ferroalloy waste). The method of selecting specific ratios of the components of the filler is the author's and is based on personal knowledge and experience of the authors. A polymer additive simultaneously with an increase in the elasticity of the filler also increases its strength (tensile strength to mechanical destruction of 2.5–20 mega Pascals), in particular by increasing water resistance and resistance to cracking, and reducing shrinkage deformations. A polymeric additive of multifunctional action is selected from among known additives, for example, the complex concrete modifier according to the patent of the Russian Federation No. 2288197, or the Renolit additive, made on the basis of latex, which acts as a cementitious material in addition to an inorganic cementitious material (cement). The use of latex-based additives allows to reduce the proportion of polymer additives to achieve the specified elastic properties of the filler. So when using sand as an inert material, the proportion of polymer additives is 5-8%, and for hard inert materials (crushed stone) - 10-40%.

Заявляемое основание безбалластного рельсового пути сооружают следующим образом:The inventive base ballastless rail is constructed as follows:

- выравнивают и утрамбовывают земляное полотно 2;- level and compact the subgrade 2;

- на земляное полотно 2 укладывают ячеистый каркас 4;- the subgrade 4 is laid on the subgrade 2;

- ячеистый каркас 4 вдавливают (например, катком) в земляное полотно 2 на глубину h₁, равную 1/3 глубины h₃ ячеек;- the mesh frame 4 is pressed (for example, with a roller) into the subgrade 2 to a depth h ₁ equal to 1/3 of the depth h ₃ cells;

- заполняют ячейки каркаса 4 грунтом 5 и уплотняют его, например, вибрацией;- fill the cells of the frame 4 with soil 5 and compact it, for example, by vibration;

- на сформированную плиту, являющуюся конструктивным слоем 1, укладывают ячеистый каркас 6;- on the formed plate, which is the structural layer 1, lay the cellular frame 6;

- заполняют ячейки каркаса 6 бетоном 7, подготовленным на месте из имеющегося в достаточном количестве инертного материала (земля и/или песок и/или гравий и/или щебень и/или керамзит и/или асфальтовая крошка и/или бой кирпича и/или отходы ферросплавного производства), цемента, полимерной добавки и воды;- fill the cells of the carcass 6 with concrete 7 prepared in situ from a sufficient amount of inert material (earth and / or sand and / or gravel and / or crushed stone and / or expanded clay and / or crushed asphalt and / or brick and / or waste ferroalloy production), cement, polymer additives and water;

- уплотняют бетон 7.- compact concrete 7.

Таким образом последовательно формируют единую конструкцию основания безбалластного рельсового пути, которое после высыхания бетона 7 конструктивного слоя 3, считается готовым для укладки рельсошпальной решетки (на чертеже не показано).In this way, a single base structure of the ballastless rail is formed sequentially, which, after drying of concrete 7 of the structural layer 3, is considered ready for laying the rail sleeper (not shown in the drawing).

Все строительный работы проводятся на месте с использованием простой технологии с помощью обычной строительно-дорожной техники.All construction work is carried out on site using simple technology using conventional road construction equipment.

При эксплуатации в условиях повышенных статических, циклических и динамических нагрузок со стороны подвижного состава, плита верхнего слоя 3 принимает на себя эти нагрузки и распределяет их на значительную площадь, за пределы зоны их воздействия, в результате чего снижается величина вертикального напряжения на плиту нижнего конструктивного слоя 1 и на земляное полотно 2, что обеспечивает их высокую несущую способность и снижает вероятность разрушения. Под действием нагрузки высокая собственная жесткость каркасов 4 и 6 обеспечивает минимальную деформацию упругих заполнителей (грунта и бетона). Благодаря упругим свойствам заполнителей снижается уровень разрушительных упругих колебаний в основании, что увеличивает срок его службы.When operating in conditions of increased static, cyclic and dynamic loads from the rolling stock, the plate of the upper layer 3 takes on these loads and distributes them over a significant area, outside the zone of their impact, resulting in a decrease in the magnitude of the vertical stress on the plate of the lower structural layer 1 and on subgrade 2, which ensures their high bearing capacity and reduces the likelihood of destruction. Under the action of the load, the high inherent rigidity of the frames 4 and 6 ensures minimal deformation of the elastic aggregates (soil and concrete). Due to the elastic properties of the aggregates, the level of destructive elastic vibrations in the base is reduced, which increases its service life.

Заявляемое основание безбалластного рельсового пути на основе ячеистых каркасов конструктивно и технологически просто, имеет малую себестоимость и обладает необходимыми показателями прочности и упругости, позволяющими использование заявляемого основания без защитного покрытия в условиях повышенных статических, циклических и динамических нагрузок.The inventive base of a ballastless track based on cellular frames is structurally and technologically simple, has a low cost and has the necessary strength and elasticity indicators, which allow the use of the inventive base without a protective coating under conditions of increased static, cyclic and dynamic loads.

Claims

1. The base of the ballastless track, consisting of a lower structural layer located on the subgrade and made in the form of a plate on which the upper structural layer is laid, characterized in that the plate of the lower structural layer is made on the basis of a cellular frame with spatial cells filled with soil, the upper structural layer is made in the form of a plate based on a cellular frame with spatial cells filled with concrete, while the cellular frame of the lower structural layer is partially pressed into the subgrade.

2. The base according to claim 1, characterized in that the cellular frame of the lower structural layer is pressed into the subgrade by 1/3 of the depth of the cells.

3. The base according to claim 1, characterized in that the plate of the upper structural layer as a whole has an elastic modulus of from 1500 to 21000 MPa.

4. The base according to claim 1, characterized in that the cellular frames are made of polymer elements interconnected.

5. The base according to claim 1, characterized in that the inner walls of the cellular frame of the upper structural layer have perforation.