4. Краткие сведения о работах по сооружению железнодорожного пути

Земляные работы

Сооружение земляного полотна являлось самой тяжелой и трудоемкой частью в комплексе железнодорожного строительного производства. Еще при строительстве дороги Петербург-Москва была сделана попытка облегчить и ускорить земляные работы с помощью машин. Для этого в Америке было закуплено четыре паровых экскаватора (рис. 3), которые применяли грамотно и с пользой. Огромную Кузнецовскую выемку у станции Березайка экскаваторы разрабатывали попарно с двух сторон ярусами по 3-4 м. Ежедневная выработка достигала 300-600 м³, откатка грунта выполнялась вагонетками с опрокидным кузовом [192].

Рис. 3. Схема парового неполноповоротного экскаватора, применявшегося на строительстве дороги Петербург-Москва

Несмотря на вполне удовлетворительные результаты применения экскаваторов, это был единственный случай механизации земляных работ до 90-х годов прошлого века. Машины не могли конкурировать с ручным трудом по причине дешевизны рабочих рук. Бедствующие крестьяне, которые были не в состоянии прокормиться на клочках земли, выделенных им при освобождении от крепостной зависимости, искали любой возможности приработка и в изобилии приходили на стройки. Появился особый вид рабочего-сезонника, продававшего свой труд по найму, но еще связанного с деревней, в которой он жил зимой.

Насколько велик был приток рабочей силы из деревень, можно судить по тому, что целые губернии специализировались по видам строительных ремесел, находивших применение на железнодорожных стройках. Так, Витебская, Смоленская, Тульская губернии славились землекопами, Калужская - каталями и т. д. Из опытных рабочих иногда образовывались артели с четким внутренним разделением труда, которые нанимались, или "рядились", на работы и кочевали со стройки на стройку. В роли рядчика выступал артельный староста. Но чаще артели организовывали посторонние подрядчики, которые договаривались о найме, а затем расплачивались с рабочими.

В артелях выработалась вполне определенная кустарная технология, и они представляли собой автономные рабочие ячейки с четкой внутренней организацией. Вот, например, как производились работы по перевозке грунта из выемки или резерва в насыпь. Артель состояла из рабочих четырех специальностей: землекопов, навальщиков, каталей и равняльщиков. Землекоп отрезал грунт от целика. Орудием землекопа обычно служил заступ - тяжелая ножная лопата, используемая при необходимости наподобие топора для рубки корней и как мерный инструмент; вся лопата имела в длину полсажени. Навальщик грузил разрыхленный землекопом грунт на тачку, которую затем перемещал каталь; грунт на отвале распределял равняльщик.

Чаще всего на подобных работах применялись одноколесные тачки (рис. 4). Наибольшее признание получили тачки, созданные каталями-калужанами, из Юхновского уезда. Они так и назывались "юхновскими".

Рис. 4. Одноколесная ручная землевозная тачка

Для тачек укладывали пути из катальных досок. Уклон с крутизной до ¹/₂₄ принимался за горизонтальный участок; вдвое больший уклон считался предельным для одного каталя; при подъемах круче ¹/₁₂ в помощь каталям ставили крючников. Крючник, вооруженный деревянным крюком на ременной петле, подхватывал тачку за передний борт и помогал каталю вытащить ее наверх.

Для ремонта тачек, заступов, лопат и прочего инвентаря артели придавался особый плотник, или топорник.

Оплата труда за единицу выполненной работы определялась нормой на всю артель. Рабочие, естественно,, стремились добиться предельной слаженности, ибо от этого прямо зависел заработок каждого. Дневная норма выработки по Урочному положению [173], введенному в 1843 г., составляла примерно 9,7 м³.

При значительной дальности возки грунта применяли одноконные, реже пароконные телеги - грабарки. Возчики-грабари были представителями одной из самых массовых профессий на крупных стройках. Профессиональные грабари работали на телегах, приспособленных для быстрой разгрузки грунта выемкой бортовых закладных досок. Технология конной возки: также была отработана до расчетных формул, таблиц и т. п.

При весьма большом объеме земляных работ иногда прокладывали временные железные дороги от выемок к насыпям с конной, паровозной или канатной тягой. Однако такие устройства применяли в особых случаях, когда объем разрабатываемого и перемещаемого грунта исчислялся сотнями тысяч кубических метров. Разработку, погрузку, разгрузку, разравнивание-грунта при этом выполняли вручную.

На земляных работах обходились без применения машин вплоть до конца прошлого столетия, когда началось сооружение Великого Сибирского пути и возникли затруднения с рабочей силой. Для устройства насыпей на западносибирском участке были закуплены в Америке "землекопные" машины, которые напоминали современные грейдер-элеваторы. Для тяги машины впрягали 12-16 лошадей (рис. 5). Кроме того, для выемки и перемещения грунта пользовались конными волокушами с металлическим ковшом/ которые тогда называли "скреппелами", или землеройками [70]. Следует отметить, что деревянные волокуши в России применялись и прежде, например, в южных районах страны для возведения из резервов грунтовых плотин. Волокуши тянули волы, а грунт в резервах предварительно вспахивался плугом [142]. Но при строительстве железных дорог этот способ перемещения грунта в насыпь, насколько известно, не практиковался.

Рис. 5. Работа конных грейдер-элеваторов на Сибирской дороге

Русские инженеры неоднократно пытались своими средствами механизировать тяжелые и трудоемкие земляные работы. Так, в 1898 г. Я. М. Козинцов предлагал "землекопательную машину с элеватором" [136]. Грунт рыхлился подрезным ножом при тяге машины лошадьми, а затем поднимался для погрузки в транспортные средства с помощью многоковшового элеватора с длинными ковшами. Изобретатель демонстрировал членам РТО модель машины, но не получил должного одобрения возможно потому, что в действии сама машина еще не была опробована. Дальнейшая судьба этого предложения неизвестна.

Я. М. Козинцов предлагал также двухколесную тачку с автоматической разгрузкой. Она представляла собой ящик, который мог поворачиваться на оси ходовых колес и при этом разгружаться (рис. 6). Такие тачки десятками работали на сахарных заводах. Однако, хотя чертежи и описание тачки были опубликованы[85], в железнодорожном строительстве такие тачки не применялись.

Рис. 6. Тачка Я. М. Козинцова

Лишь в начале нашего века осознается необходимость механизации больших земляных работ. В 1902 г. Путиловский завод начал строить паровые неполно-поворотные экскаваторы. До 1917 г. он выпускал их в среднем по три единицы в год. Экскаваторы в небольших количествах закупали за границей. В 1908 г. на строительстве Московской окружной дороги было занято шесть экскаваторов, из них один отечественный. В годы первой мировой войны на строительстве Мурманской и Амурской дорог экскаваторные земляные работы играли на отдельных объектах решающую роль. Всего на дореволюционных железнодорожных стройках насчитывалось около 30 разнотипных экскаваторов. На строительстве Амурской дороги применялись также конные колесные скреперы.

Выбор способа разработки грунтов производился сравнением расходов, в результате чего определялось расстояние, при котором один способ перевозки выгоднее другого. Такие расчеты выполняли уже при строительстве дороги Петербург-Москва. При этом на основе норм Урочного положения определяли целесообразные границы продольной и поперечной возки, т. е. выбирали способ разработки грунта - либо из выемки в насыпь, либо из выемки в кавальеры, а из резервов в насыпь. Примеры подобных расчетов имеются в работах А. И. Штукенберга [192], П. Усова [174] и в других ранних изданиях трудов по земляным работам. Средняя дальность возки устанавливалась между центрами тяжести перемещаемых объемов.

Требования к производству земляных работ уже в ранний период строительства дорог отражали глубокое понимание качественной стороны процессов, протекавших в грунтовом массиве. Требовалась послойная отсыпка грунта по всей ширине полотна с тщательным разравниванием. Хорошо понималась необходимость уплотнения, однако за неимением средств для его осуществления обходились тем, что давало движение по отсыпанному грунту транспортных средств. Иногда грунт уплотняли ручными трамбовками. При этом давались такие рекомендации: "Так как весьма важно равномерное трамбование насыпей - то для этого можно ставить людей шеренгами и заставлять их двигаться и ударять по счету при каждом шаге. Такая работа весьма удобно производится солдатами. Как при трамбовании трамбовками, так и при укатывании катками земля уплотняется только с поверхности, чем же дальше от поверхности, тем действие трамбования слабее, поэтому чем тоньше насыпать слои, тем уплотнение может быть достигнуто полнее, но, очевидно, вместе с тем увеличивается и стоимость работы..." [141].

Большое внимание уделялось образованию однородных откосных поверхностей. Откосы рекомендовалось создавать срезкой грунта, для чего при первичной разработке выемок проектное очертание не добиралось, а при отсыпке насыпей, в особенности больших, стремились получить некоторый излишек грунта на откосах. Боковые присыпки не допускались, за исключением тех случаев, когда насыпи возводили из чисто-то песка.

Были достаточно изучены и свойства податливых оснований. Вот, например, как рекомендовалось отсыпать насыпи на болотах: "На болотах нужно стараться, чтобы насыпь осела до дна. Чтобы ускорить осадку, нужно по бокам прорезать кору боковыми канавами и -освободить грунт под подошвою насыпи. На более плотных болотах копают по обеим сторонам проектируемой насыпи в расстоянии около 7 саж. от подошвы канавы глубиной около 0,5 саж., в которые выдавливается жижа по мере давления насыпи. В местностях болотистых и мокрых пологость откосов часто увеличивается значительно. Землю следует мерить не в насыпях, а в резервах" [141].

Нужно отметить, что русские строители столкнулись с болотистыми грунтами еще при строительстве дороги Петербург-Москва и уже тогда убедились в разнообразии строения болот и необходимости различного подхода к проведению на них строительных работ. Были применены различные способы сооружения земляного полотна на этой дороге. Тогда была дана строительная классификация болот [191].

В условиях России и многие другие дороги довольно часто приходилось прокладывать через заболоченные земли, причем иногда это требовало больших осушительных работ, без которых возвести земляное полотно было невозможно. Так пришлось поступить при строительстве западносибирского участка Сибирской дороги, когда столкнулись с необъятными болотами Барабы. Все водоотводные системы сооружались вручную. При очень разжиженных грунтах вместо лопат применяли совки, с которыми работали двое: один рабочий управлял совком посредством рукоятки, другой помогал ему, подтягивая совок за веревку.

После отсыпки насыпей земляное полотно оставляли на зимний сезон без укладки верхнего строения, чтобы грунт дал первоначальные наибольшие осадки. При этом откосы больших насыпей из глинистых грунтов обычно принимали выпуклую, из песчаных - слегка вогнутую форму. Искажения устранялись срезками, досыпками, заделкой промоин, сплывов и т. д.

Наиболее распространенным способом укрепления откосов была дерновка. При слабых откосах она делалась сплошной. Чаще дерновыми лентами укрепляли бровки на откосах ленты укладывали накрест (в клетку). При угрозе подмыва в нижней части полотна выводили дерновую стенку. Иногда высаживали на откосах вербу и ивняк. Реже применяли мощение на мху или укрепление откоса фашинами.

Широко практиковали, как меру укрепления откосов, обсев их травами. В 50-х годах прошлого века были известны травы, которые лучше растут на определенных грунтах: песчаная осока и пырей - на песках, тимофеевка и клевер - на обычных грунтах. Позднее предпочтение отдавалось смеси из семян пырея, клевера, тимофеевки, овса и ржи, причем для более быстрого роста всего травяного покрова рекомендовались частые покосы [141]. Если грунты земляного полотна не обеспечивали всхожести семян, то прибегали к покрытию откосов планировочной одеждой. Так называли слой чернозема или иной растительной земли, который наносили на откосы. Толщина слоя составляла от 10 до 30 см, откосы для лучшего сцепления с планировочной одеждой нередко нарезали уступами. Для защиты от смыва по верхней бровке откоса укладывали дерновую полосу, а в местах с обильными осадками планировочную землю засыпали в окна дерновых клеток.

Большие трудности возникали в тех случаях, когда местные грунты оказывались неподходящими для земляного полотна и впоследствии обнаруживались сильные деформации. Так, на Николаевской дороге и Гатчинском участке Петербурго-Варшавской дороги отдельные насыпи возвели из синей глины, которая была весьма твердой в сухом состоянии, но расползалась при увлажнении. На Николаевской дороге расползание продолжалось до тех пор, пока крутизна откосов не достигала 1:6, на Гатчинском участке - 1:3 [174]. Все это время производили подсыпки, стремясь заменить в ядре насыпи неустойчивую глину хорошим грунтом.

Следует отметить, что в русской литературе очень рано появились обстоятельные обзоры деформаций земляного полотна и мер по борьбе с ними, практиковавшихся за рубежом, например, труд Ф. И. Сулимы, напечатанный в 1852 г. [163]. Спустя примерно десятилетие накопился и собственный весьма обширный опыт.

Однако земляное полотно во всей сложности взаимосвязей с атмосферно-климатическими и физико-механическими факторами оставалось непознанным, а качество строительства в действительности было крайне низким,-несмотря на правильное изложение ряда требований к этому элементу пути и понимание его значимости авторами ряда специальных трудов.