Leca risinājumi dzelzceļa būvniecībā

Keramzīta izmantošanai dzelzceļa būvniecībā ir liels potenciāls. To izmanto gan Rail Baltic trases būvniecībā, gan arī vecā dzelzceļa tīkla atjaunošanā. Dzelzceļa būvniecībai nepieciešami ekonomiski izdevīgi risinājumi uz zemas nestspējas grunts. Leca® keramzīts ir daudzfunkcionāls (vieglais) pildmateriāls, ar kuru var apmierināt dažādas dzelzceļa būvniecības vajadzības. Tekstā izmantota Ramboll Finland Oy tehniskā publikācija.

Dzelzceļa remonts un būvniecība pēc būtības ir daudz grūtāk veicams darbs nekā daudzi citi infrastruktūras projekti. Dzelzceļa būvniecības izpildi apgrūtina stingras drošības prasības, daudzviet sarežģīti grunts apstākļi un bieži vien saspringtie renovācijas darbu grafiki. Jaunās dzelzceļa līnijas atrašanās vieta ir kompromiss starp reģionāliem, politiskiem un tehniskiem faktoriem. Keramzīta konstrukcijas var vienlaikus atrisināt vairākas ģeotehniskas problēmas kā renovācijas darbos tā arī jauna dzelzceļa uzbēruma izbūvē.

Dzelzceļa projektu ģeotehniskā izpēte

Dzelzceļa būvprojekti parasti ir sarežģīti vai ļoti sarežģīti, un to realizēšanai ir nepieciešamas ļoti specifiskas ģeotehniskās zināšanas. Tipiskās problēmas dzelzceļa uzbērumu būvniecībā ir grunts slīdēšanas risks, grunts sēšanās, konstrukcijas nobīdes un ar dzelzceļa satiksmi saistītas īpatnības – vibrācija un par ceļu satiksmi lielākas slodzes.

Dzelzceļa uzbēruma ģeotehniskajā izpētē tiek meklēta zemes grunts pamatnes apstākļiem un vilciena slodzēm piemērotākā būvniecības metode, ņemot vērā projekta ekonomiskos un darbu grafika nosacījumus. Svarīgākie projektēšanas darbu regulējošie dokumenti ir Transporta aģentūras noteikumi un instrukcijas, eironormas kopā ar to nacionālajiem pielikumiem. Jaunu un atjaunojamu dzelzceļa projektu atšķirīgie izpētes darbi. Grunts pamatnes un nesošo konstrukciju lietošanas laiks ir 100 gadi.

Nestspējas un stabilitātes noteikšana

Konstrukcijas elementu izmēru noteikšanā jāņem vērā konstrukcijas stabilitātes faktori un pieļaujamās sēšanās. Aprēķinu izejas dati pamatojas uz grunts apsekojumiem, kuros norādīti, piemēram, augsnes slāņi, stiprības un deformācijas īpašības. Grunts īpašības tiek pētītas gan visā projektējamās dzelzceļa līnijas, gan arī atsevišķu būvju teritorijā. Pietiekami apjomīgi un kvalitatīvi grunts pētījumi ir pamats uzticamiem projektēšanas darbiem.

Slīdvirsmas analīze ir visizplatītākā stabilitātes aprēķina metode. Metodē tiek pieņemts, ka nobīde gruntī notiek pa zināmu slīdošo virsmu (1. attēls). Ar kontrolaprēķiniem tiek meklēta kritiskā slīdošā virsma, kas nosaka konstrukcijas vai pamatnes stabilitāti. Slīdvirsma bieži veidojas grunts kārtā ar viszemāko bīdes stiprību.

-

 

1. attēls. Dzelzceļa uzbēruma grunts slīdvirsma

Plaši izmanto divas uz slīdvirsmas analīzes pamatotas konstrukcijas izmēru noteikšanas metodes: globālā parciālā koeficienta metode un parciālā koeficienta metode. Globālā parciālā koeficienta metode ir tā sauktā parastā dimensionēšanas metode, kur aprēķinos tiek izmantotas raksturīgās parametru vērtības. No aprēķiniem iegūtais globālais parciālais koeficients (Fglobāls)) nosaka konstrukciju noturošo spēku lielumu attiecībā pret konstrukciju graujošiem spēkiem. Uzmērot dzelzceļa uzbērumus, F vērtībai ir jābūt ≥ 1,5–1,8 atkarībā no kontrolējamās dimensionēšanas situācijas.

Ja izmanto spēkā esošo Euronorm 7 iedarbes parciālā koeficienta metodi, parametriem tiek piemēroti koeficienti, kurus aprēķina ar dimensijas vērtībām. Parciālā drošuma koeficienta metode ļauj variēt ar dažādiem parametriem. Aprēķinu rezultātā tiek iegūts rezerves koeficients ODF ar pieļaujamo robežvērtību ≥ 1,0.

Dzelzceļa projektiem vieglā pildījuma un parastā pildījuma konstrukciju ģeotehniskā uzmērīšanā nav lielu atšķirību. No tehnisko īpašību viedokļa Leca® keramzīts ir līdzīgs nesaistītai gruntij. Aprēķinos tiek izmantoti Somijas Väylävirasto vieglo pildījumu instrukcijā dotie izmēru parametri. Ja ūdens līmenis konstrukcijas iekšienē var pacelties, vieglā pildījuma konstrukcijas izmērus nosaka saskaņā ar dokumentā Euronorm norādītajiem parametriem un līdz maksimālajam ūdens celšanās līmenim.

Pamatu pāļi dzelzceļa projektos

Pāļu pamati tiek bieži izmantoti dzelzceļa uzbērumu veidošanā, un parasti tā ir visdārgākā būvēšanas metode. Pastiprinājuma uzbērumi ir izplatīta un ekonomiski izdevīga uzbērumu stabilizēšanas, un vispirms jau uzbērumu horizontālās noslīdēšanas novēršanas metode. Uzbēruma stabilitāti var uzlabot ar dažādiem dziļās stabilizācijas risinājumiem un vieglā pildījuma konstrukcijām, kas samazina slodzi.

Tā kā palielinās uz zemas nestspējas gruntīm būvējamu dzelzceļa objektu daudzums, tad tuvākajā nākotnē palielināsies vajadzība pēc vieglā pildījuma konstrukcijām. Vieglā pildījuma konstrukcijās samazinās paša pildmateriāla slodze uz grunti un tādējādi iespējams izvairīties no lielu, bieži vien ļoti dārgu risinājumu izmantošanas. Leca® keramzīta konstrukcijas galvenās priekšrocības ir ekonomija, vienkārša lietošana un dažādu vajadzību nosegšana.

Leca® keramzīts dzelzceļa būvniecībā

Leca® keramzīts ir izmantots arī Kokemäki – Rauma līnijas rekonstrukcijas projektā kā vieglais pildmateriāls vecās grunts vietā (apm. 2500 m³) un uzbēruma materiāls Kerava – Lahti dzelzceļa posmā kā arī pāris gadu laikā vairāk nekā 100 000 m³ platībā ceļa un tilta konstrukcijās. 2006. gadā ekspluatācijā palaistajā posmā, kas šķērso bijušās lauksaimniecības zemes, vienam kilometram tika patērēts apmēram 15 000 m³ Leca® keramzīta. Apkārtnei ir raksturīgs ļoti biezs „mīkstas“ grunts slānis – cietais „dibens“ atrodas apmēram 45 m dziļumā. Grunts pamatnes augšdaļā zem sausākās virskārtas atrodas mīksts māls. Mālainas un smilšmāla grunts bīdes stiprība svārstās no 9 līdz 40 kPa un ūdens saturs gruntī 40–90%. (2. attēls)

2. attēls

  1. Uzbēruma virskārta
  2. Pastiprinājuma kārta
  3. Starpkārta un izolācijas kārta
  4. Ģeotekstils
  5. Leca® keramzīta konstrukcija
  6. Dziļi stabilizēta grunts pamatne
  7. Pastiprinājuma uzbērums

Šajā ceļa posmā pāļu režģoga vietā tika izmantota keramzīta konstrukcija un dziļās stabilizācijas paņēmiens. „Mīkstās“ grunts biezuma dēļ pāļu režģogi būtu jāliek ievērojamā dziļumā (apm. 30 m), kas būtu būtiski sadārdzinājis būves izmaksas. Dziļā stabilizācija tika veikta māla slānī līdz beigām. Gar malām keramzīta kārta tika papildus apjozta ar ģeotekstilu un iepriekš noslogota, lai veicinātu uzbēruma augšējo kārtu nosēšanos. Pastiprinājuma uzbērumi pilda servisa ceļu „pamata“ funkciju un darbojas kā pieslodzes konstrukcija.

-

Kokemäki–Rauma dzelzceļa posma remontam tika izmantots Leca keramzīts.

Pēc Leca® vieglā pildījuma konstrukciju izvēlēšanās izmaksas ievērojami samazinājās. Salīdzinājumā ar pāļu pamatnēm ietaupījums sasniedza apmēram 1,6 miljonus eiro. Saskaņā ar Somijas Transporta aģentūras uzraudzības datiem 10 ekspluatācijas gadu laikā šis dzelzceļa posms ir darbojies kā bija plānots un paredzēts.

Šodienas potenciāls

Pēc Lahti posma projektēšanas beigām dzelzceļa tehniskās instrukcijas tika atjaunotas. Šodienas izmaksas un realizācija tika modelēta, veicot vieglās konstrukcijas dimensionēšanu atbilstoši pašlaik spēkā esošajām prasībām (2. attēls). Būvniecības izmaksas tika salīdzinātas ar līdzīgos apstākļos būvētu pāļu režģoga konstrukciju. Ģeotehnisko izmēru noteikšana ir veikta saskaņā ar Euronorm 7, izmantojot parciālā drošības koeficienta metodi un Väylävirasto (Somijas Transporta aģentūra) dimensionēšanas metodi DA3. Slodžu un dzelzceļa ģeometrijas ziņā tika ievērotas Väylävirasto dzelzceļa tehniskās instrukcijas (RATO3). Dziļās stabilizācijas izmēru noteikšanai tika izmantota jaunā projektēšanas rokasgrāmata (2018), kurā svarīgākās izmaiņas ir saistītas ar izmēru noteikšanas principu atjaunināšanu saskaņā ar Euronorm 7.

Atjaunotā uzbēruma aprēķinu procedūra atbilst oriģinālajam projektam. Dzelzceļa stabilitāte bez pamatnes virsmas pastiprināšanas ir pietiekama un konstrukcijas elementu izmēru noteikšanā noteicošais faktors ir pieļaujamā iegrimšana. Ja apvieno vismaz 6 mēnešus ilgu uzbēruma iepriekšēju noslogošanu ar dziļās stabilizācijas konstrukciju, kopējā uzbēruma iegrimšana lietošanas laikā nepārsniegs pieļaujamajās robežas (100 mm / 100 gadi).

Apvienojot vieglā pildījuma konstrukciju un dziļo stabilizāciju, var panākt ievērojamus līdzekļu ietaupījumus salīdzinājumā ar dzelzceļa pāļu režģoga konstrukciju. Veiktajā pētījumā keramzīta pildmateriāla izmaksas sastāda tikai viena trešdaļu (35%) no kopējām režģoga risinājuma izmaksām. 100 m gara uzbēruma posmā var ietaupīt aptuveni 540 000 eiro. Izmaksu salīdzināšanā tika ņemtas vērā uzbēruma standarta šķērsgriezumā iekļautās konstrukcijas: uzbēruma materiāls, virskārtas un pastiprinājuma kārtas, pamatnes konstrukcijas. Provizoriskais aprēķins pamatojas uz spēkā esošajām būvniecības cenām un Leca keramzīta izmaksām (35–40 eiro m³).

Jauni dzelzceļa savienojumi tiek būvēti galvenokārt Somijas dienvidu daļā. Viens no vērienīgākajiem projektiem ir Helsinki-Turku ātrvilcienu līnija, no kuras vispirms tiks uzbūvēts 95 km garais Espoo-Salo posms. Šī līnija 35 km garumā stiepsies pa “mīkstu” grunti, un aptuveni ceturtdaļa no trases sastādīs tādas īpašas konstrukcijas kā, piemēram, tilti un tuneļi. Vieglā pildījuma konstrukcijas attiecīgajam dzelzceļam var uzskatīt par piemērotām.

Vieglajam pildmateriālam ir arī ievērojams renovācijas darbu potenciāls. Jau esoša dzelzceļa uzbēruma remonts prasa ievērojamus satiksmes pārkārtojumus un parasti ir sarežģītāks par tāda paša apjoma ceļa remonta projektu. Tā kā Leca® keramzīts ir viegli apstrādājams un uzglabājams, tas būs ideāli piemērots laika ziņā ļoti limitētos projektos.

Kontakti

Argo Luhaste

Argo Luhaste

Pārdošanas menedžeris Baltijā

Audrius Gricius

Audrius Gricius

Ražošanas vadītājs Baltijā

Please register your details first

Areas of interest