Поперечные размеры балластных призм выбираются в зависимости от типа верхнего строения пути. На сети дорог России установлены три типа верхнего строения. Назначение того или иного типа верхнего строения пути для данного участка пути зависит от его грузонапряженности (табл. 2.1).
Таблица 2.1. Характеристики типов верхнего строения пути дли главных путей железных дорог МПС
Тип верхнего строения пути
Грузонапряженность, млн.т х км брутто/км в год
Рельсы
Шпалы
Толщина* балластного слоя под шпалой, см
Длина плеча балластной призмы, см
Ширина балластной призмы по верху, м
1 особо тяжелый
Свыше 88
Р75
Деревянные
55
45
3,6/7,7**
2 тяжелый
От 15 до 80
Р65
Деревянные или железобетонные
50
35
3,4/7,5
3 нормальный
До 15
Р50
То же
45
25
3,2/7,3
* При укладке железобетонных шпал общая толщина балластного слоя увеличивается на 5 см за счет щебня или асбеста.
** В числителе на однопутных линиях, в знаменателе - на двухпутных.
Типовые поперечные профили балластной призмы (рис. 2.21) имеют следующие главнейшие особенности. При щебеночном балласте применяют двухслойную призму, т. е. под слоем щебня укладывают подушку в основном песчаную, но возможна гравийная или гравийно-песчаная подушка, а также из асбеста, ракушки. Ее назначение - экономить щебень и не допускать загрязнения щебня из-за возможного проникновения грунта земляного полотна в балласт. При земляном полотне из скальных, крупнообломочных и песчаных грунтов (исключая мелкие и пылеватые пески) щебень и гравий укладывают без подушки.
Откосам щебня придают крутизну 1:1,5, а откосам подушки - 1:2. Поверхность балластной призмы делают ниже поверхности деревянных шпал на 3 см для того, чтобы на линиях автоблокировки не допускать касания балласта о подошву рельсов и, таким образом, предотвращать утечку сигнального и тягового токов в балласт и землю. На линиях, не оборудованных автоблокировкой и неэлектрифицированных, щебень отсыпают в одном уровне с верхней постелью шпал. При использовании асбеста его поверхности (для обеспечения стока воды) придают поперечный уклон 7 - 8%, поэтому посередине шпал поверхность балласта находится на 3 см. ниже поверхности шпалы, а у торца шпалы - на 4 см (на двухпутном участке - на 5 см). С этой же целью при железобетонных шпалах щебень отсыпают лишь до уровня верха шпал в их средней части.
Для того чтобы давление от балласта на основную площадку земляного полотна не приводило к образованию углублений (балластных корыт или лож), необходима достаточная толщина балласта.
В зависимости от типа верхнего строения пути (нормального, тяжелого и особо тяжелого) толщина слоя щебня при песчаной подушке толщиной 20 см назначается соответственно 25, 30, 35 см. При использовании карьерного гравия, асбестового балласта и ракушки для подушки (толщина которой в этом случае 25 см) толщина слоя щебня принимается на 5 см меньше названных величин. Предусмотрен допуск на эту толщину до 5 см (на длине пути не менее 10 м).
В кривых участках пути вследствие возвышения наружного рельса верх балластной призмы имеет наклон к горизонту, а толщина слоя балласта под шпалой переменная. В этих случаях нормированная толщина слоя балласта относится к сечению под внутренним рельсом как на однопутных, так и на двухпутных участках.
Для того чтобы обеспечить боковую устойчивость рельсо-шпальной решетки, принимают достаточно большие размеры плеч балластной призмы (см. табл. 2.1). Плечом балластной призмы называют расстояние от торца шпалы до бровки балластной призмы. В кривых участках пути, где боковые силы от подвижного состава больше, ширину плеча увеличивают на 10 см с наружной стороны. При укладке шпал 1 типа длиной 2,75 м ширина плеча уменьшается на 2,5 см с каждой стороны. Эти размеры плеча относятся ко всем балластам.
При недостаточной ширине основной площадки земляного полотна на эксплуатируемых линиях разрешается толщина слоя щебня 25 и 30 см соответственно для тяжелого и особо тяжелого типов верхнего строения. При этом общая толщина балластного слоя долж-на быть сохранена: ширина плеча призмы должна быть не менее 0,25 м, а обочина - не менее 0,5 м.
Общая ширина балластной призмы для однопутных участков складывается из длины шпалы и двух плеч. Например для нормального типа верхнего строения 2,75 + 2 х 0,25 - 2 х 0,025 = 3,20 м, для особо тяжелого 2,75 + 2 х 0,45 - 2 х 0,025 = 3,60 м. На двухпутных участках к этим числам добавляют на прямых ширину междупутья 4,1 м, а на кривых, кроме того, уширение междупутья в зависимости от радиуса кривой.
Для отвода воды с междупутья на двухпутных участках устраивают междушпальные лотки или щебеночные дренажные канавки в двух-трех местах на 25-метровом звене.
При использовании асбестового балласта может применяться одно-, двух- и трехслойная балластная призма. При однослойной призме толщина ее соответственно названным типам верхнего строения принимается 0,45; 0,50 и 0,55 м. Размеры двухслойной призмы такие же, как при щебне. К трехслойной призме (см. рис. 2.21, г) переходят, когда ведется капитальный ремонт пути на щебне. Для того чтобы вода не застаивалась на поверхности асбестового балласта на двухпутных участках пути в кривых, разрешают не делать уступа на междупутье, показанного на рис. 2.21, б. Правда, полагают, что это допустимо лишь при возвышении наружного рельса не более 100 мм.
Использование карьерного гравия разрешается только для нормального типа верхнего строения. Толщина устраиваемой при этом однослойной призмы 0,45 м.
Балластная призма из щебня для главных путей станций, разъездов, обгонных пунктов и приемно-отправочных путей, на которых осуществляется безостановочное движение поездов, делается такой же, как для перегонов. На остальных станционных путях, а также на подъездных путях, где грузонапряженность меньше 5 млн. т х км брутто/км в год, допустимо использование не только щебня, но и всех остальных видов балластных материалов. Рост эксплуатационных показателей железных дорог потребовал усиления всех видов станционных путей и, в частности, перевода их на щебеночный балласт. Для станционных путей Министерство путей сообщения рекомендует применять щебень фракций 5 - 25 мм.
Если расстояние между осями станционных путей более 6,5 м, то разрешается устраивать не сплошную, а раздельную балластную призму для таких путей.
Важной задачей в содержании балластной призмы является защита ее от засорения и загрязнения. Главные засорители балласта - сыпучие грузы (уголь, руда, торф). Погрузка, например, угля с «шапкой», остатки угля на всех выступающих частях вагонов при-водят к интенсивному засорению балластного слоя, особенно вблизи мест погрузки. Быстрее других балластов загрязняется щебень, обладающий наиболее крупными порами. Вблизи мест зарождения угольных маршрутов в балласте длительно эксплуатируемых путей содержится до 600 - 900 т угля на 1 км. Такой балласт теряет свои свойства, и путь расстраивается. Во избежание потерь угля при транспортировке и засорения им балласта надо в местах погрузки угля уплотнять и покрывать защитной пленкой его верхний слой.
Пока основной защитой балласта от засорения является применение асбестового балласта или трехслойной балластной призмы с верхним слоем из асбеста толщиной под шпалой 20 см. Приходится признать, что указанные мероприятия не обеспечивают полной защиты от проникновения засорителей. Часть засорителей попадает в балласт по боковым и торцовым поверхностям шпал, упруго работающих под поездами и как бы всасывающих загрязнители под свои постели. По этой причине необходима систематическая уборка загрязнителей, попадающих на поверхность балластной призмы.
Другим видом засорителей балласта является корневая система прорастающей травы. В связи с этим применяют химическое уничтожение травы.
