Рельс и железобетон, железобетон и рельс

   В течение почти ста лет инженеры пытались предложить такие технические решения, которые бы решили проблему быстрого износа рельсового полотна и облегчили саму технологию укладки основания, а значит, сильно удешевили строительство. Замена шпалам напрашивалась сама собой — железобетонные плиты. Но с ними возникало много специфических для железнодорожного транспорта проблем.

   Рассказывает заведующий лабораторией арматуры НИИЖБ Сергей Мадатян: «Мне удалось построить первую в мире железную дорогу из железобетонных плит. Это было в 1957 году под Череповцом. Речь идет об экспериментальном участке длиной 360 метров. Дело в том, что с 1949 года с этим изобретением носился один несчастный изобретатель. Его все отсылали подальше, а я был молодой инженер путей сообщения и заинтересовался этим делом. Оно действительно было перспективным. Я специалист по преднапряженному железобетону и сразу предложил делать для железных дорог именно такие плиты. Они тогда уже были в полтора раза легче обычных железобетонных плит и абсолютно надежны. Наш экспериментальный участок был расположен как раз в таком месте, где ходили груженные рудой вагоны.

    Надо сказать, впечатление от того, как по железобетонной плите катится поезд, было потрясающим. Рельс R-50 вместе с плитой шел как волна. Эти рельсы пролежали на железобетоне семь лет без ремонтов и износов. В 1957 году моя конструкция была предельно проста — плита к плите. И сам рельс своим жестким креплением держит плиты вместе. Длина таких плит у нас поначалу была 1,6 м. Казалось бы, они будут ходить ходуном. Но ничего подобного. Сегодня пора переходить на такой путь. Из них получается широкое железобетонное полотно, по которому можно пускать не только поезда, но и автомобили. В плитах рельсы не изнашиваются, потому что поверхность ровная. Например, при давлении на плиту силой 60–80 тонн реально на один квадратный метр приходится всего одна тонна — человек при ходьбе оказывает на землю куда большее давление. То есть, в отличие от шпал, которые тонут, поэтому лежат на щебне, в плитах закладывается совсем другой подход к подготовке грунта».

   Поясним: железобетонные плиты для железнодорожного транспорта не прижились по ряду причин. Они резко повысили жесткость пути, а стыки плит ухудшали равнопрочность пути за счет разной осадки краев плит. Их пытались сваривать, придумывали специальные металлические рычаги, которые входят в отверстия плит и удерживают их, предотвращая осадку. Но как только повышается жесткость пути, как только прекращается вибрация и состав идет по жесткому основанию, многократно увеличивается износ колесных пар локомотивов. Они ломаются как спички. Все вместе это похоронило стремление заменить шпалы железобетонными плитами.

    В США до сих пор тратятся гигантские средства на закупку дубовых шпал по всему миру. Укладка рельсов на железобетонные плиты применяется только в тоннелях и на мостах, где резко снижена скорость движения составов. Однако даже корифей классического железнодорожного транспорта Георгий Шахунянц полагал, что будущее за плитовым основанием. Только сейчас, после ряда смежных разработок, появилась возможность решать сложные технические проблемы этой самой консервативной отрасли. Через 50 лет после затишья в этих экспериментах имеет смысл снова вернуться к железобетонным плитам, но на новой основе.

   Говорит Марсель Бикбау: «К плитам в строительстве железных дорог нужно вернуться, но с одним серьезным дополнением. Их нужно стягивать, как и в автодорогах, стальными канатами, чтобы обеспечить ровный горизонт. Этим мы радикально повышаем прочность рельса на изгиб. То есть работает ансамбль — рельс, плита и канат. Но возникает вопрос: а как себя будет вести контакт этих плит? Мы предлагаем между плитами вставлять амортизирующий элемент из резины, через который проходит стальной канат. В этом случае, когда поезд идет по плите, она играет, как шпала. Благодаря резиновым амортизаторам преднапряженные плиты будут не жестко связаны между собой. Крепеж рельсов будет упрощен, а их вес можно снизить в полтора раза — до R-50. Это приведет к большой экономии металла. Так мы резко повышаем скорость строительства, надежность пути, минимизируем ремонты, обслуживание, используем меньше расходных материалов. Когда у вас полотно дороги висит на стальных тросах, оно не реагирует на провалы и оседание грунта».

   Использование преднапряженных бетонных плит как для автомобильных, так и для железных дорог является заявкой на единое технологическое решение для всей транспортной отрасли. Это ключ к единому госзаказу для целого ряда промышленных отраслей. Это технологическое решение не является сложным, оно в разы повышает скорость строительства дорог, а в перспективе должно обернуться большой экономией средств. Но механизмов массового внедрения такой технологии пока не существует.

    Инженеры и ученые фактически отстранены сегодня от планирования сети дорог, новые технологии отбирать и внедрять некому, технические стандарты или устарели, или же начисто отсутствуют. Всю работу делают экономисты. Как известно, практически все министры финансов России выступали против массового дорожного строительства (в XIX веке этим прославились Рейтерн и Вышнеградский). История повторяется. Все без исключения собеседники «Эксперта» подчеркивают: самым ярким периодом в развитии страны была середина 50−х — конец 60−х годов прошлого века. Тогда был дан мощный импульс развитию, лишь отчасти связанный с политической оттепелью. Во многом именно тогда был заложен потенциал, который позволяет России еще удерживать свою инфраструктуру в относительной стабильности, притом что темпы дорожного строительства здесь в первой четверти XXI века — одни из самых низких в мире.

    Состояние дорог и инфраструктуры в целом является ярким показателем того, есть ли у власти установка на развитие страны. Многие российские ученые указывают на то, что Россия переходит в критическое пятилетие, после которого будет уже невозможно использовать созданный в СССР запас прочности. Движение вперед только по инерции становится невозможным.