vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2021-23-1-161-174vestniktgasu-943Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSТехнико-экономическое обоснование устройства защитных подбалластных слоев из грунтобетона при тяжеловесном движении поездовFeasibility studies of protective sub-ballast soil-cement layers at heavy-train trafficКосенкоС. А.KosenkoS. A.

Косенко Сергей Алексеевич, докт. техн. наук, профессор

630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191

Sergei A. Kosenko, DSc, Professor

191, Dusi Koval'chuk Str., 630049, Novosibirsk

kosenko.s.a@mail.ruКотоваИ. А.KotovaI. A.

Котова Ирина Александровна, канд. техн. наук, доцент

630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191

Irina A. Kotova, PhD, A/Professor

191, Dusi Koval'chuk Str., 630049, Novosibirsk

kotovaia@mail.ruАкимовС. С.AkimovS. S.

Акимов Сергей Сергеевич, аспирант

630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191

Sergei S. Akimov, Research Assistant

191, Dusi Koval'chuk Str., 630049, Novosibirsk

ak_s_s@mail.ruСибирский государственный университет путей сообщенияРоссияSiberian State Transport UniversityRussian Federation202126022021231161174Copyright © Косенко С.А., Котова И.А., Акимов С.С., 20212021Косенко С.А., Котова И.А., Акимов С.С.Kosenko S.A., Kotova I.A., Akimov S.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/943

Разработка способов создания прочного основания для укладки верхнего строения железнодорожного пути становится особенно актуальной в условиях расширения полигона тяжеловесного движения поездов.

Цель исследования – технико-экономическое обоснование применения метода холодной регенерации грунтов для усиления основной площадки земляного полотна.

Для выявления преимуществ данного метода созданы модели технологических процессов производства работ по созданию слоев грунтобетона различной толщины, определены основные технико-экономические показатели моделей, выполнен сравнительный анализ с аналогичными показателями наиболее используемых в настоящее время технологических вариантов усиления рабочей зоны земляного полотна: заменой слабого грунта и созданием защитного слоя из щебеночно-песчано-гравийной смеси, армированного объемной георешеткой.

В результате проведенных исследований определены: необходимое количество исполнителей, продолжительность работ, выработка, производительность и затраты труда, заработная плата, стоимость эксплуатации машин и механизмов, затраты на материалы и общая стоимость работ.

При анализе их значений для всех сравниваемых технологических вариантов сделан вывод об очевидном преимуществе метода холодной регенерации грунтов практически по всем показателям.

The development of ways to create a solid base for laying the track structure becomes especially relevant in conditions of the heavy-train traffic. This work presents feasibility studies of using a cold regeneration soil method for strengthening the main subgrade site. The advantages of this method are identified by the creation of models of production processes for soil-cement layers of various thickness. The main performance indicators are analyzed and compared with similar indicators of the most used engineering solutions for strengthening the subgrade working area: soft soil replacing and creation of a protective layer from a rubble-sand-gravel mixture reinforced with a geocell.The obtained results allow determining the following parameters: the number of employees, length of employment, outputs, productivity, labor costs, wages, costs of machine and mechanism operation, materials and works.Based on the results, a conclusion is made that there is an obvious advantage of the cold regeneration soil method for all parameters.

железнодорожный путьземляное полотнотяжеловесное движение поездовзащитный подбалластный слойгрунтобетонrailwaysubgradeheavy-train trafficprotective sub-ballast layersoilcementНастоящее исследование выполнено в рамках целевого грантового проекта ОАО «Российские железные дороги» № 3704995 от 10.12.2019 г.: «Противодеформационное укрепление основной площадки железнодорожного земляного полотна методом холодной регенерации (ресайклинг) на участках обращения тяжеловесных поездов».ReferencesЛисицын А.И. Перспективы развития конструкции верхнего строения пути и его элементов // Путь и путевое хозяйство. 2019. № 10. С. 2–7.Lisitsyn A.I. Perspektivy razvitiya konstruktsii verkhnego stroeniya puti i ego elementov [Development of track superstructure and its elements]. Put' i putevoe khozyaistvo. 2019. V. 10. Pp. 2–7. (rus)Косенко С.А. и др. Оценка стоимости жизненного цикла верхнего строения пути для различных ремонтных схем и промежуточных скреплений // Вестник Сибирского гос ударственного университета путей сообщения. 2020. № 2 (53). С. 92–100.Kosenko S.A., Akimov S.S., Bogdanovich S.V., et al. Otsenka stoimosti zhiznennogo tsikla verkhnego stroeniya puti dlya razlichnykh remontnykh skhem i promezhutochnykh skreplenii [Life cycle cost estimation of the permanent way for various repair schemes and intermediate fastenings]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. 2020. V. 53. No. 2. Pp. 92–100. (rus)Kosenko S.A., Akimov S.S. Design of track structure for corridors of heavy-train traffic // MATEC Web of Conferences. 2018. № 239. P. 1–12.Kosenko S.A., Akimov S.S. Design of track structure for corridors of heavy-train traffic. MATEC Web of Conferences. 2018. V. 239. P. 05005.Косенко С.А., Исмагулова С.О., Суслова Т.М. Новая структура ведения путевого хозяйства на железных дорогах Казахстана // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2012. № 6. С. 39–41.Kosenko S.A., Ismagulova S.O., Suslova T.M. Novaya struktura vedeniya putevogo khozyaistva na zheleznykh dorogakh Kazakhstana [New structure of track facilities management on Kazakhstan railways]. Vestnik nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. 2012. V. 6. Pp. 39–41. (rus)Kosenko S.A., Akimov S.S. Performance characteristics of differentially quenched rails // Magazine of Civil Engineering. 2017. № 7. P. 94–105.Kosenko S.A., Akimov S.S. Performance characteristics of differentially quenched rails. Magazine of Civil Engineering. 2017. V. 7. Pp. 94–105.Севостьянов А.А., Величко Д.В. Основные причины отказов рельсов в процессе эксплуатации // Транспорт Урала. 2017. № 2 (53). С. 51–54.Sevost'yanov A.A., Velichko D.V. Osnovnye prichiny otkazov rel'sov v protsesse ekspluatatsii [Main causes of rail breakdowns in the operation process]. Transport Urala. 2017. V. 53. No. 2. Pp. 51–54. (rus)Akimov S., Kosenko S., Bogdanovich S. Stability of the Supporting Subgrade on the Tracks with Heavy Train Movement // Advances in Intelligent Systems and Computing : VIII International Scientific Siberian Transport Forum TransSiberia 2019. 2020. № 1116. Р. 228–236.Akimov S., Kosenko S., Bogdanovich S. Stability of the supporting subgrade on the tracks with heavy train movement. Advances in Intelligent Systems and Computing: VIII International Scientific Siberian Transport Forum TransSiberia 2019. 2020. V. 1116. Рp. 228–236.Косенко С.А., Исаенко Э.П. Моделирование и расчеты напряженно-деформированного состояния конструкций железнодорожного пути методом конечных элементов. Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2017. 144 с.Kosenko S.A., Isaenko E.P. Modelirovanie i raschety napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya konstruktsii zheleznodorozhnogo puti metodom konechnykh elementov [Stress-strain state modeling and analysis of railway track structures using finite element method]. Novosibirsk, 2017. 144 p. (rus)Патент № 2643324 Российская Федерация, МПК E01B 29/05. Способ замены зажатых уравнительных рельсов и рельсов временного восстановления плети бесстыкового пути (варианты) : заявл. 02.09.16 : опубл. 31.01.18 / Шуругин А.С., Шаньгин Р.В., Косенко С.А., Акимов С.С., Старовойт Н.Н. ; заявитель и патентообладатель ОАО «Российские железные дороги». № 2016135672, Бюл. № 4. 7 с.Shurugin A.S., Shan'gin R.V., Kosenko S.A., Akimov S.S., Starovoit N.N. Sposob zameny zazhatykh uravnitel'nykh rel'sov i rel'sov vremennogo vosstanovleniya pleti besstykovogo puti (varianty) [Replacement of clamped buffer rails and rails for temporary reconstruction of continuous welded rail track length]. Patent Russ. Fed. N 2643324. 2018. 7 p. (rus)Kosenko S, Akimov S., Surovin P. Technology of rail replacement at end stresses // MATEC Web of Conferences. 2018. № 216. P. 1–8.Kosenko S, Akimov S., Surovin P. Technology of rail replacement at end stresses. MATEC Web of Conferences. 2018. V. 216. P. 01002.Бондарь И.С., Квашнин М.Я., Косенко С.А. Диагностика и мониторинг балочных пролетных строений железнодорожных мостов // Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке. IX Международная научнотехническая конференция «Политранспортные системы». Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2017. С. 35–43.Bondar' I.S., Kvashnin M.Ya., Kosenko S.A. Diagnostika i mo-nitoring balochnykh proletnykh stroenii zheleznodorozhnykh mostov [Diagnostics and monitoring of girder spans of railway bridges]. Nauchnye problemy realizatsii transportnykh proektov v Sibiri i na Dal'nem Vostoke. IX Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya "Politransportnye sistemy" (Proc. 9th Int. Sci. Conf. ‘Multitransport Sysytems’). Novosibirsk, 2017. Pp. 35–43. (rus)Квашнин М.Я., Косенко С.А., Бондарь И.С. Вибродиагностика подходной насыпи железнодорожного моста // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2017. № 2 (41). С. 34–39.Kvashnin M.Ya., Kosenko S.A., Bondar' I.S. Vibrodiagnostika podkhodnoi nasypi zheleznodorozhnogo mosta [Vibrodiagnostics of the railway bridge approach embankment]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. 2017. V. 41. No. 2. Pp. 34–39. (rus)Котова И.А., Чижов А.В., Юдин О.Г., Вобликов А.А. Оптимизация технологии устройства защитных слоѐв с применением объемной георешѐтки при модернизации железнодорожного пути // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2015. № 2. С. 32–38.Kotova I.A., Chizhov A.V., Yudin O.G., Voblikov A.A. Optimizatsiya tekhnologii ustroistva zashchitnykh sloev s primeneniem ob"emnoi georeshetki pri modernizatsii zheleznodorozhnogo puti [Optimization of protective layer construction using geocell for railway modernization]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. 2015. No. 2. Pp. 32–38. (rus)Котова И.А., Чижов А.В., Юдин О.Г. Сравнительный анализ технологических вариантов создания подбалластных защитных слоев при ремонтах железнодорожного пути // Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке. IX Международная научно-техническая конференция «Политранспортные системы» : сборник статей. Новосибирк : Изд-во СГУПС, 2017. С. 150–153.Kotova I.A., Chizhov A.V., Yudin O.G. Sravnitel'nyi analiz tekhnologi-cheskikh variantov sozdaniya podballastnykh zashchitnykh sloev pri remontakh zheleznodorozhnogo puti. [Comparative analysis of technological options for creating subballast protective layers during railway track repairs]. Nauchnye problemy realizatsii transportnykh proektov v Sibiri i na Dal'nem Vostoke. IX Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya "Politransportnye sistemy" (Proc. 9th Int. Sci. Conf. ‘Multitransport Sysytems’). Novosibirk, 2017. Pp. 150–153. (rus)Акимов С.С., Косенко С.А. Ресайклинг как альтернативный способ повышения прочности подбалластного основания железнодорожного пути // Наука, образование, кадры : материалы нац. конф. в рамках IX Междунар. Сиб. трансп. форума (Новосибирск, 22–25 мая 2019 г.). Новосибирск : Изд-во СГУПС, 2019. С. 204–212.Akimov, S.S., Kosenko S.A. Resaikling kak al'ternativnyi sposob povysheniya prochnosti podballastnogo osnovaniya zheleznodo-rozhnogo puti [Recycling as an alternative method of increasing the strength ballast foundation of the railway track]. Nauka, obrazovanie, kadry : materialy nats. konf. v ramkakh IX Mezhdunar. Sib. transp. foruma (Proc. National Sci. Conf. ‘Science, Education, Personnel’). Novosibirsk, 2019. Pp. 204–212. (rus)Le T.H.M., Lee S.-H., Park D.-W. Evaluation on full-scale testbed performance of cement asphalt mortar for ballasted track stabilization // Construction and Building Materials. 2020. № 254. P. 119249.Le T.H.M., Lee S.-H., Park D.-W. Evaluation on full-scale testbed performance of cement asphalt mortar for ballasted track stabilization. Construction and Building Materials. 2020. V. 254. P. 119249.Shang Y., Xu L., Zhao Y., Huang Y., Ning-yi O.U. Experimental study on the dynamic features of cement-stabilized expansive soil as subgrade filling of heavy haul railway // Journal of Engineering Science and Technology Review. 2017. V. 10. № 6. P. 136.Shang Y., Xu L., Zhao Y., Huang Y., Ning-yi Ou. Experimental study on the dynamic features of cement-stabilized expansive soil as subgrade filling of heavy haul railway. Journal of Engineering Science and Technology Review. 2017. V 10. No. 6. Pp. 136.Lazorenko G., Kasprzhitskii A., Khakiev Z., Yavna V. Dynamic behavior and stability of soil foundation in heavy haul railway tracks: A review. 2019. 205. 30 April. P. 111–136. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2019.01.184Lazorenko G., Kasprzhitskii A., Khakiev Z., Yavna V. Dynamic behavior and stability of soil foundation in heavy haul railway tracks: A review. Construction and Building Materials. 2019. V. 205. Pp. 111–136.Saygili A., Dayan M. Freeze-thaw behavior of lime stabilized clay reinforced with silica fume and synthetic fibers // Cold Regions Science and Technology. 2019. № 161. P. 107 –114.Saygili A., Dayan M. Freeze-thaw behavior of lime stabilized clay reinforced with silica fume and synthetic fibers. Cold Regions Science and Technology. 2019. V. 161, Pp. 107–114.Krysan V., Petrenko V., Tiutkin O., Andrieiev V. Improving the safety of railway subgrade when it is strengthened using soil-cement elements // MATEC Web of Conferences. 2019. № 294. P. 03006.Krysan V., Petrenko V., Tiutkin O., Andrieiev V. Improving the safety of railway subgrade when it is strengthened using soil-cement elements. MATEC Web of Conferences. 2019. V. 294. P. 03006.Nie R., Leng W., Yang Q., Chen Y.F., Xu F . Comparison and evaluation of railway subgrade quality detection methods // Journal of Rail and Rapid Transit. 2016. № 232 (2). P. 356–368.Nie R., Leng W., Yang Q., Chen Y.F., Xu F. Comparison and evaluation of railway subgrade quality detection methods. Journal of Rail and Rapid Transit. 2016. V. 232. No. 2. Pp. 356–368.Иванов П.В. Повышение несущей способности железнодорожного земляного полотна, воспринимающего вибродинамическую нагрузку, искусственным укреплением грунтов основной площадки : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Иванов П.В. Санкт-Петербург, 1999. 189 с.Ivanov P.V. Povyshenie nesushchei sposobnosti zheleznodorozhnogo zemlyanogo polotna, vosprinimayushchego vibrodinamicheskuyu nagruzku, iskusstvennym ukreplenie gruntov osnovnoi ploshchadki: dissertatsiya na soiskanie uchenoi stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk [Artificial reinforcement of the main site soils to improve the bearing capacity of the railroad bed under vibrodynamic load. PhD Thesis]. Saint-Petersburg, 1999. 189 p. (rus)Колос А.Ф. Противодинамическая стабилизация железнодорожного земляного полотна путем цементации грунтов основной площадки : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Колос А.Ф. Санкт-Петербург, 2000. 163 с.Kolos A.F. Protivodinamicheskaya stabilizatsiya zheleznodorozhnogo zemlyanogo polotna putem tsementatsii gruntov osnovnoi ploshchadki [Anti-dynamic stabilization of railway subgrade by cementing the main site soils]. Saint-Petersburg, 2000. 163 p. (rus)Акимов С.С., Исаков А.Л., Косенко С.А., Королев К.В., Кузнецов А.О., Гудкова И.Н., Котова И.А. Противодеформационное укрепление основной площадки железнодорожного земляного полотна методом холодной регенерации (ресайклинг) на участках обращения тяжеловесных поездов : отчет о НИР. Новосибирск, 2020. 289 с.Akimov S.S., Isakov A.L., Kosenko S.A., Korolev K.V., Kuznetsov A.O., Gudkova I.N., Kotova I.A. Protivodeformatsionnoe ukreplenie osnovnoi ploshchadki zheleznodorozhnogo zemlyanogo polotna metodom kholodnoi regeneratsii (resaikling) na uchastkakh obrashcheniya tyazhelovesnykh poezdov [Anti-deformation strengthening of railway subgrade surface using cold regeneration (recycling) in heavy train traffic]. Novosibirsk, 2020. 289 p. (rus)Котова И.А., Чижов А.В., Юдин О.Г. Технико-экономическое сравнение технологических вариантов устройства подбалластных защитных слоев с использованием объемной георешетки // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2017. № 1. С. 36–45.Kotova I.A., Chizhov A.V., Yudin O.G. Tekhniko-ekonomicheskoe sravnenie tekhnologicheskikh variantov ustroistva podballastnykh zashchitnykh sloev s ispol'zovaniem ob"emnoi georeshetki [Feasibility studies of creating sub-ballast protective layers using three-dimensional geocell]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putei soobshcheniya. 2017. No. 1. Pp. 36–45. (rus)Полевиченко А.Г., Жданова С.М. Противодеформационные конструкции для стабилизации земляного полотна. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2005. 82 с.Polevichenko A.G., Zhdanova S.M. Protivodeformatsionnye konstruktsii dlya stabilizatsii zemlyanogo polotna [Anti-deformation design for subgrade stabilization]. Khabarovsk, 2005. 82 p. (rus)Разуваев Д.А. Совершенствование метода проектирования дорожных одежд при стабилизации рабочего слоя земляного полотна (на примере Новосибирской области): диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Разуваев Д.А. Новосибирск, 2013. 180 с.Razuvaev D.A. Sovershenstvovanie metoda proektirovaniya dorozhnykh odezhd pri stabilizatsii rabochego sloya zemlyanogo polotna (na primere Novosibirskoi oblasti) [Improvement of road surface design technique in stabilizing the roadbed layer (the Novosibirsk case studies)]. Novosibirsk, 2013. 180 p. (rus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.