5. Балластный слой

Материалы и качество балласта

Двухслойная балластная призма, подобная применявшейся на Николаевской дороге, просуществовала на сети дорог России длительное время, причем в качестве верхнего балласта употребляли не только щебень, но и другие материалы вплоть до битого кирпича. Обычно в первые годы эксплуатации балластная призма была однословной. Верхний защитный слой укладывали позднее. Этим облегчалось выполнение послеосадочных ремонтов. Так как укладка второго слоя нередко затягивалась на многие годы, по существу балластная призма ряда дорог оставалась однослойной. В 70-е годы на большинстве дорог уже применялась преимущественно призма из однородного материала, и толщина балласта под шпалой в отличие от практики первых лет строительства железных дорог принималась одинаковой как на насыпях, так и в выемках.

Главную роль в работе пути под нагрузкой играл, конечно, подшпальный слой балласта, который на русских дорогах отсыпался почти исключительно из местного песка или карьерного гравия. На южных дорогах страны использовали в качестве балласта ракушечник. Он считался значительно лучшим, чем песок, но, как показала практика, в эксплуатации довольно быстро изнашивался. В конце 80-х годов поднимался вопрос о балласте из угольного шлака. Его применяли на станционных путях; На главных путях шлак укладывали в исключительных случаях на коротких участках за неимением других материалов или же специально в пучинистых выемках.

На первых порах, пока дороги строились на северо-западе европейской части страны, выбор песка в качестве балластного материала мог считаться вполне удачным. Здесь довольно часто встречались хорошие песчаные или гравийно-песчаные месторождения. Песчаный балласт был не только дешевым материалом, но и удовлетворительно отвечал своему назначению. Иначе обстояло дело, когда полоса строительства дорог переместилась к югу и юго-востоку, где по геологическим условиям хорошие пески являются редкостью. Здесь пришлось довольствоваться мелкозернистыми и сыпучими овражными песками, содержащими в большом количестве глину. Под воздействием атмосферных осадков и поездных нагрузок несущая способность такого балласта быстро снижалась и появлялась необходимость в частых и обширных ремонтах.

В литературе [21] приводятся материалы испытаний балластов, применявшихся в начале нашего столетия на Рязанско-Уральской дороге. Из ряда карьеров этой дороги получали балласт, содержащий до 10-12 и даже до 16% глинистых частиц. Песок был столь мелким, что через самое густое сито (900 отверстий на 1 см²) проходило 30%, а в отдельных случаях и до 40% навески. Влагоемкоеть некоторых балластов достигала 9-11%. Дренирующие свойства подобных материалов были неудовлетворительными. Под действием влаги балласт превращался в неустойчивую полужидкую массу, которая плохо поддерживала шпалы, расползалась и проседала под нагрузками от поездов. Это в свою очередь вызывало неравномерное напряжение в рельсах, местами намного превышавшее допускаемые границы, что приводило к остаточным изгибам и изломам. В дождливые периоды, когда балластный слой расстраивался особенно интенсивно, выход рельсов всегда заметно возрастал.

Мелкий балласт без прикрытия верхним слоем быстро и в значительном количестве вымывался дождями, выдувался ветром и воздушными потоками от поездов. Потери его доходили на некоторых дорогах до 10-15%, что в 2-3 раза превышало сметную норму расходов на ежегодное пополнение [203]. В результате недостаточного возобновления со временем на эксплуатируемых дорогах происходило уменьшение толщины балластного слоя, тогда как осевые нагрузки и густота движения поездов возрастали. На новостройках же снижение толщины балластного слоя проводилось только ради экономии, с пренебрежением к технической стороне дела.