Aktualne problemy budowy podtorza kolejowego

W ostatnich latach w wyniku rozpoczęcia dużych projektów modernizacji linii kolejowych nabrały wagi zagadnienia budowy podtorzy kolejowych. Podtorze to odpowiednio ukształtowana budowla ziemna, na której ułożona jest nawierzchnia kolejowa. Linia kolejowa może być prowadzona w przekopie lub na nasypie. W toku modernizacji linii kolejowych na placu budowy pojawiają się nowe technologie.

W kwestii budowy podtorzy już istniejących linii, należy zwrócić uwagę, iż większość z nasypów została wybudowana jeszcze przed pierwszą wojną światową przez trzy różne państwa w odmiennych technologiach. W międzyczasie, w budownictwie przeminęło kilka epok i technologia budowy dróg kolejowych rozwinęła się.

W wypadku modernizacji istniejących tras, szczególną trudność stanowi określenie składu geologicznego istniejących nasypów. Badania geologiczne gruntów prowadzi się punktowo w pewnej odległości od siebie, przez co brak jest pełnej informacji o istniejących warunkach gruntowych. Nie mniej istotna okazuje się obecność roślinności na nasypach. Korzenie drzew mogą stanowić wydatne wzmocnienie budowli ziemnej, a ich usunięcie doprowadza do powstania osuwisk.

Aby podtorze było stabilne, a torowisko nie ulegało deformacjom, musi być zapewniona odpowiednia nośność gruntu. Pożądana wartość modułu nośności to 60 MPa. Wskaźnik ten jest zależny od miejscowych warunków gruntowych. Szczególnie trudne jest prowadzenie linii kolejowej w obrębie gruntów średnio i mało spoistych (gliny, iły). Grunty te po pierwsze nie posiadają odpowiedniej nośności, a po drugie w okresie wiosennych roztopów w wyniku nasiąknięcia wodą wykazują kilkukrotny spadek nośności. Przechodząc na konkretne wartości, w okresie jesiennym nośność może wynosić wymagane 60 MPa, a w wiosennym –10 MPa. Jeśli na linii kolejowej przebiegającej w takich warunkach terenowych wykonano by wyłącznie naprawę nawierzchni, to efekt zostałby szybko zniweczony. Sposobem na pokonanie problemów z gruntem jest zastosowanie stabilizacji podtorza spoiwami. Rozwiązanie to jest znane z branży drogowej. Przy pomocy rozsiewacza podłączonego do ciągnika dokonuje się zmieszania gruntu ze spoiwem –wapnem palonym lub cementem portlandzkim. W wyniku tego uzyskuje się stabilną warstwę o grubości 20-35 cm. Na tak przygotowanym gruncie wysypuje się podsypkę i układa tory. Modernizacji podtorza w tej technologii dokonała firma PNI na 8-kilometrowym odcinku linii kolejowej nr 96 (Tarnów –Stróże). Alternatywą do stabilizacji gruntu jest wymiana gruntu –takie rozwiązanie jest jednak droższe i bardziej skomplikowane.

Oddzielną kwestią jest wprowadzenie geowłóknin. Pomiędzy warstwą podsypki a gruntem rodzimym lub nawiezionym stosuje się specjalne siatki wykonane z tworzywa sztucznego. Geowłóknina zapewnia separację pomiędzy podsypką a gruntem, dzięki czemu grunt nie dostaje się pomiędzy ziarna kruszywa. Dodatkowo, siatka doprowadza do równomiernego rozkładu nacisku na podtorze. W rezultacie uzyskiwane jest kilkunastoprocentowe ograniczenie deformacji torowiska.

Kolejną nową technologią jest wzmocnienie podłoża gruntowego przez wykonanie kolumn żwirowych i żwirowo-betonowych. W wypadku zalegania gruntu organicznego na głębokość 10-12 metrów konieczne jest wzmocnienie konstrukcji podtorza. Rozwiązaniem jest wykonanie specjalnych kolumn KSS/FSS i KSS o średnicy 0,6-0,8 m i wysokości kilku metrów, dostosowanej do punktowo występujących warunków gruntowych. Kolumny wykonuje się z wykorzystaniem wibratora wgłębnego z wewnętrznym podawaniem materiału –element wiercący stanowi jednocześnie podajnik kruszywa. Rozwiązanie to zastosowała firma Keller Polska na modernizowanej linii kolejowej E65 na odcinku Ciechanów –Mława.