Изыскания железных дорог
— комплексное изучение экономических и природных условий районов строительства железных дорог и получение достоверных данных для разработки проектов дорог.
Как отрасль транспортной науки теория изыскания и проектирования ж. д. в России начала формироваться в 1-й пол. 19 в. Большую роль в её создании сыграл основные в 1809 Петерб. институт инженеров путей сообщения (позже Петерб. институт инженеров железнодорожного транспорта). К началу строительства железных дорог в России учёными института (П. П. Мельниковым, М. С. Волковым, Н. И. Липиным, Д. И. Журавским) были заложены основы теории изысканий железных дорог В 1842 начались изыскания первой магистральной железной дороги.
Некоторые условия при производстве подробных изысканий для Петербург — Московской железной дороги» — практически первый нормативный документ по изысканиям железных дорог. Для выбора наиболее экономичного положения железных дорог при её длиной 650 км в ходе изысканий было исследовано 6000 км предполагаемой трассы в несколько вариантах. Уже тогда стало ясно, что «верста в изысканиях стоит в тысячу раз дешевле версты в постройке». По мере дальнейшего развития железнодорожного строительства совершенствовались методы изысканий и проектирования железных дорог В 1873 была разработана «Инструкция для производства правительственных предварительных изысканий и составления предварительных проектов линий железных дорог». Большое влияние на развитие методов изысканий оказали изыскательские работы при выборе трассы Транссибирской магистрали. Огромная протяжённость дороги вызвала необходимость выполнения больших объёмов работ по обоснованию её направления. Исключит, сложность природных условий потребовала решения мн. проблем: прокладка трассы на горных участках и в районах вечной мерзлоты, пересечения крупных рек и др. препятствий. В процессе изысканий эти проблемы были успешно решены. В изыскания, проектирование и строительство Великого Сибирского пути внесли большой вклад инженеры Н. Г. Гарин-Михайловский, Н. П. Меженинов Н. А. Волошинов, А. В. Ливеровский А. Н. Пушечников, Н. П. Петров и др. Дореволюционный период характеризуется двумя особенностями: во-первых, изыскатели и проектировщики железных дорог зачастую становились и их строителями и, во-вторых, в ходе изысканий железных дорог помимо специальных вопросов решались и общие задачи совершенствования методов топогеодезических и геологических работ, картографирования районов, улучшения их геологической и гидрогеологической изученности. Именно на изыскания железных дорог зародилась как наука инженерная геология, впервые были разработаны основы технико-экономических сравнения вариантов, начато изучение стока вод с малых бассейнов.
В 20—30-х гг. была создана разветвлённая сеть высших и ср. учебных заведений железнодорожного транспорта. Первое специальное отделение изысканий и проектирования железных дорог организовано в НИИ транспортного строительства в 1930. В 1935 вместо небольших разрозненных организаций в системе МПС было создано Всесоюзное объединение по изысканиям и проектированию на железнодорожный транспорте — Союзтранспроект (позднее Главтранспроект Минтрансстроя), имевший в своём составе мощные комплексные проектно-изыскательские институты. Важное значение в развитии методов изысканий имело внедрение аэрофотосъёмки. Аэрометоды начали применяться ещё при изысканиях Турксиба, однако наиболее полно они были использованы в 1938—39 при обследовании трассы Байкало-Амурской магистрали, в т. ч. и для инженерно-геологического дешифрирования. Применение аэрометодов значительно расширило возможности вариантного проектирования, сократило объём трудоёмких полевых работ. В годы Великой Отечественной войны прифронтовые группы изыскателей обеспечивали технического документацией строительство новых и восстановление разрушенных транспортных коммуникаций для нужд армии.
С 1950-х гг. методы изысканий железных дорог получили значит, развитие. Наличие государственных топографических, геологич., инженерно-геологич. изысканий на территории страны, расширение области использования аэрофотосъёмки позволили повысить качество изысканий железных дорог и сократить объём полевых работ. Большой слад в теорию и практику изысканий железных дорог шли В. Н. Образцов, А. В. Горинов, Г. А. Гвоздевский, П. К. Татаринцев п др. В 1950—60-е гг. изыскания новых д. выполнялись главным образом в вост. районах страны на Южно-Сибирской магистрали Целинограда через Павлодар — Барнаул — Новокузнецк до Абакана и затем о Тайшета, на Среднесибирской железной дороги (Кустанай — Среднесибирская), на липни Чарджоу — Кунград — Макат. В 1967 были вновь развёрнуты изыскательские работы на трассе БАМ от Тайшета до Комсомольска-на-Амуре, обеспечившей второй ж.-д. выход к Тихому океану и позволяющей продолжить освоение обширных районов Сибири и Д. Востока. В 1970—80-е гг. изыскания трасс новых ,1Т. д. выполнялись в основные для транспортного обеспечения Западно-Сибирского нефтяного комплекса (железнодорожной линии Тюмень — Сургут, Сургут — Коротчаево, Коротчаево — Новый Уренгой) и вывоза углей Кузнецкого, Экибастузсиого и Канско-Ачинского бассейнов. Изыскания железных дорог подразделяются на экономические и инженерные. Задача экономических изысканий — сбор материалов для определения перспектив развития р-на тяготения ж. д., выявление её нар.-хоз. значения, определение размеров грузовых и пасс, перевозок по проектируемой новой или реконструируемой существующей ж. д. Цель инж. изысканий — комплексное изучение природных условий р-на для выбора трассы дороги, разработки обоснований проектных решений по всем её объектам и сооружениям и определения достоверной стоимости строительства, а также для прогноза изменений окружающей природной среды, связанных со строительством и эксплуатацией железных дорог В состав инж. изысканий железных дорог входят инженерно-геодетич., инженерно-геологич. и инженерно-гидрометеорологические
Изыскания железных дорог отличаются от изысканий для др. видов строительства рядом особенностей. Перед началом изысканий железных дорог отсутствует трасса (площадка строительства) дороги, положение которой устанавливается только по результатам изысканий, которые с проектированием железных дорог составляют единый комплекс. Без выполнения проектных работ (но продольному профилю, земляному полотну, размещению искусств, сооружений и раздельных пунктов) невозможно выбрать оптимальных положение трассы железных дорог и получить необходимые для проектирования конкретных объектов исходные данные. В свою очередь, при проектировании железных дорог может возникнуть необходимость рассмотрения дополнит, вариантов трассы. Оптим. положение трассы может быть установлено только в результате технико-экономического сравнения вариантов, выполняемого в процессе изыскательских работ. Ж. д. затрагивают интересы мн. отраслей пар. хозяйства, поэтому уже при проведении изысканий необходимо выполнение различных согласований. Ж. д. имеют значительную (иногда до несколько тыс. км) протяжённость и, как следствие, многообразие природных условий по трассе. Изыскания железных дорог обычно выполняются в необжитых районах, что обусловливает особые требования к их организации и технического оснащению (применение авиации, специальных транспортных средств, буровой техники высокой проходимости и г. п.).
Выбор направления новых и способов усиления существующих железных дорог, определение параметров проектирования и основные технико-экономических показателей производятся в схемах развития железнодорожного транспорта, схемах развития и размещения производит, сил по экономических районам с учётом разрабатываемых в их составе материалов, обосновывающих целесообразность проектирования и строительства железных дорог Разработка схем выполняется на основе имеющихся фондовых и архивных материалов, а также материалов изысканий прошлых лет. Для железных дорог, проходящих в сложных, малоизученных природных условиях, при разработке схемы могут потребоваться изыскания на барьерных и эталонных участках.
Проектирование железных дорог ведётся, как правило, в две стадии: проект и рабочая документация. Изыскания выполняются на каждой стадии проектирования, что обеспечивает возможность методом последоват. приближения устанавливать наиболее экономичные проектные решения.
Изыскательские работы делятся на три периода: подготовительный, полевой и камеральный. Подготовительный период изысканий железных дорог для разработки проекта начинается со сбора и изучения материалов изысканий прошлых лет, архивных и фондовых материалов, в т. ч. аэрофотосъёмки. С учётом материалов схемы развития железнодорожного транспорта выполняются трассирование вариантов железных дорог, как правило, по картам масштаба 1:100 000—1:25 000, их технико-экономических сравнение и отбор для полевого обследования. Начинаются работы по согласованию положения трассы с заинтересованными организациями. Заканчивается подготовит, период составлением программы изысканий и сметы на проектно-изыскательские работы, получением разрешения на ведение работ, заключением договора с заказчиком.
В полевой период изысканий железных дорог на новых трассах прежде всего выполняются работы по выбору оптимальных варианта. Для этого производится обследование отд. сложных участков конкурирующих вариантов. Состав и объём обследования зависят от характера данных, требующих уточнения. По этим материалам корректируются технико-экономических показатели вариантов и устанавливается оптимальный. В некоторых случаях, когда для выбора варианта этих материалов недостаточно, полевые работы выполняются на всём их протяжении: по камерально намеченной трассе варианта прокладывается тахеометрич. ход, производятся тахеометрич. съёмка отд. мест в масштабе 1:5000—1:2000 и инженерно-геологич. обследование для установления вариантов трассы и определения их технико-экономических показателей. В этот период заканчивается согласование трассы с заинтересов. организациями. На выбранном варианте выявляются сложные участки (глубокие болота, косогоры, мостовые переходы и др.), на которых для определения наиболее экономичного положения трассы необходимо предварит, проведение топо-геодезич. и инженерно-геологич. работ. При их выполнении в некоторых случаях может возникнуть необходимость рассмотрения дополнит, вариантов. По материалам выполненных полевых работ корректируется ранее намеченная трасса.
Откорректированная трасса железных дорог выносится на местность путём прокладки теодолитно-нивелирной магистрали, служащей геодезич. основой для всех последующих работ. По уложенной трассе выполняется комплекс изыскательских работ для обеспечения проектирования всех железнодорожных объектов и сооружений: тахеометрич. съёмка тех участков трассы и площадок, для которых недостаточно материалов аэрофотосъёмки; привязка опознават. знаков для создания планово-высотной основы аэрофотосъёмки; инженерно-геологич. съёмка с полевым дешифрированием аэрофотосъёмки масштаба 1:10000 вдоль трассы, а на мостовых переходах, площадках станций, посёлков в масштабе 1:2000—1:5000; инженерно-геологич. разведочные работы по конкретным объектам (земляное полотно, искусств. сооружения, раздельный пункт и т. д.) с полевым исследованием свойств грунтов (статическое и динамическое зондирование, срезы лопастными приборами и т. п.). Для выполнения работ широко используются геофизич. методы (электрозондирование, электропрофилирование, сейсморазведка, радиоизотопные методы), что позволяет уменьшить объём буровых работ и повысить качество исследований свойств грунтов; морфометрич. и гидрометрич. работы по средним и большим переходам; поиски и разведка месторождений местных строит, материалов; поиски и разведка подземных источников водоснабжения и др.
В полевой период изысканий для усиления существующих железных дорог выполняется необходимый комплекс работ по имеющимся сооружениям и устройствам и по намеченным к строительству дополнит, объектам.
В камеральный период обрабатываются и оформляются материалы проведённых работ, составляются планы по материалам аэрофотосъёмки, инженерно-геологич. карта. Подготавливались материалы передаются для проектирования.
После утверждения проекта и включения объекта в план строительства разрабатывается рабочая документация, как правило, по результатам изысканий для отд. участков в соответствии с планом строительно-монтажных работ. В подготовит, период производят камеральную проработку по крупномасштабным планам местных улучшающих вариантов с учётом замечаний инстанции, утвердившей проект, определяют дополнит, объём работ для разработки рабочей документации конкретных объектов дороги. В камеральный период производят завершающую обработку по- луч. в полевой период материалов: окончательное направление трассы на местности, дополнит, данные о площадках отд. зданий и сооружений, необходимость которых была установлена в подготовит, период.
Одним из наиболее сложных этапов изысканий при строительстве железных дорог являются изыскания мостового перехода — технического обследование участка реки, инж. сооружений, пересекаемых трассой проектируемой железной дороги Если мостовой переход является отд. объектом строительства (например, при пересечении крупных рек, на развязках железнодорожных узловых станций), то в комплекс работ входит и экономических обследование р-на перехода. В процессе изысканий на участке реки выполняют инженерно-геедезич., инженерно-гидрологические и инженерно-геологич. работы, как правило, в два этапа: для стадий проекта и подготовки рабочей документации. Объём изыскательских работ определяется размерами и сложностью объекта, наличием материалов ранее произведенных изысканий и стационарных наблюдений, а также стадией проектирования. Перед началом изысканий производят сбор и систематизацию материалов, составляют программу полевых и камеральных работ, график их выполнения. Основным задачи изысканий — выбор места перехода и расположение на трассе водопропускного отверстия моста, Оптимальные условия при выборе места перехода: прямолинейное, устойчивое расположение русла реки на участке возможных вариантов трассы, узкие поймы, без проток и староречий; отсутствие заторов и зажоров льда, наледей; параллельное или близкое к нему направление течений в русле и на пойме; неглубокое залегание массивных, слабовыветренных скальных и полускальных пород с горизонтальным или пологонаклонным залеганием пластов; отсутствие неблагоприятных физико-геологич. процессов. В комплекс изыскательских работ обычно входит сбор сведений о намечаемых изменениях водного режима пересекаемой трассой реки. Место перехода и проектируемые габариты сооружений согласовывают с организациями, эксплуатирующими реку. Инженерно-гидрологические работы выполняют гидрометрич. методами, предусматривающими натурные измерения уровней и расходов воды в стволе перехода, и морфометрич. методами (без натурных измерений). Гидрометрич. измерения могут производиться с применением электронной аппаратуры — ультразвуковых профилографов, электро-магаскоростемеров и квантовых дальномеров, а также с использованием аэрометодов (на крупных реках). В результате наблюдений устанавливают связи между параметрами водного режима в створе перехода и в створе многолетних наблюдений. Для оптимальных размещения отверстия моста на створе перехода, назначения схемы регуляционных сооружений и берегоукрепительных работ устанавливают тип руслового процесса, его интенсивность и фиксируют на местности следы деформаций берегов, используя как данные опросов, так и сопоставление разновременных съёмок р-на перехода. В ходе изысканий собирают эксплуатационных данные о гидравлические работе ближайших к переходу пост, мостов, о ледовых явлениях, сведения метеостанций для расчёта ветровой волны, данные о внутригодовом ходе уровней воды, а также др. материалы, необходимые для составления проекта организации работ. В особо сложных случаях (переходы через морские устья рек, несколько водотоков с общей поймой, переходы через селевые потоки, в зоне влияния водохранилищ и др.) гидрологические изыскания выполняют по специальными программам.
Внедрение достижений научно-технического прогресса в изысканиях железных дорог осуществляется по трём основные направлениям: автоматизация работ, применение дистанционных методов, создание высокопроизводительного малогабаритного оборудования. Переход от выполнения на ЭВМ отд. расчётов к системе автоматизированным проектирования позволяет автоматизировать и процесс трассирования, расширить объём вариантного проектирования. Создание технол. линии обработки материалов изысканий даёт возможность перевода на ЭВМ комплекса «изыскания — проектирование». Совершенствованию геодезич. работ способствует внедрение приборов и инструментов с автоматическими регистрацией и обработкой результатов измерений.
Рубрики