Высокие скорости расчёта

Менее чем за 15 лет в нашей стране должна быть создана сеть высокоскоростных магистралей. На межгосударственном уровне ведутся переговоры о том, чтобы ВСМ Москва – Казань стала становым хребтом будущей высокоскоростной магистрали от нашей столицы до Пекина. Но пока мы ещё в самом начале этого пути.

Вот уже два года РЖД занимается реализацией первого проекта. Завершено проектирование первой части ВСМ от Москвы до Нижнего Новгорода. До конца года планируется начать строительство. Параллельно продолжится проектирование магистрали Нижний Новгород – Казань.

Создание высокоскоростных магистралей – задача сложная. Поэтому к её решению было привлечено научное сообщество, в первую очередь коллективы отраслевых НИИ и вузов. Одной из главных целей при этом было найти способ оптимизации затрат на строительство ВСМ. Об этом шла речь на открытом совместном заседании рабочей группы «Строительство» Экспертного совета по проектированию и строительству ВСМ в России и Союза строителей железных дорог.

– Работа по научно-техническому сопровождению проектов будет вестись на всех этапах – от проектирования до строительства и сдачи готовых объектов в эксплуатацию, – сказал заместитель генерального директора ОАО «Скоростные магистрали» Сергей Киселёв. При этом учёные, по его словам, уже на начальных стадиях проектирования столкнулись с большими проблемами.

Одной из них стало слабое основание земляного полотна и карстовые явления на части территорий, в основном во Владимирской и Нижегородской областях, по которым пройдёт почти треть всей трассы. Поэтому уже в ходе проектных работ был принято решение усилить земляное полотно путём замены слабых грунтов, устройства дренажей, цементирования грунтов и сооружения свайных оснований.

Изначально предусмотрено устройство двух защитных слоёв земляного полотна на всём протяжении ВСМ не менее 2,5 м общей высоты. Земляное полотно запроектировано так, чтобы обеспечить безопасное движение поездов со скоростью до 400 км/ч.

Проектировщикам пришлось изрядно поломать головы и над выбором типа верхнего строения пути. С учётом того, что на 70% протяжённости будущей трассы скорость движения поездов будет очень высокой, принято решение использовать на этих участках безбалластную конструкцию верхнего строения пути. Уже разработана специальная конструкция безбалластного ВСП (CRTS 111 RUS) с учётом европейского и китайского опыта.

Особое место, по словам Сергея Киселёва, заняла разработка проектов искусственных сооружений.

А их на ВСМ Москва – Казань планируется возвести свыше 300 общей протяжённостью около 150 км: 150 мостов, более сотни путепроводов и свыше 50 эстакад. Все они должны быть рассчитаны на скорость движения поездов до 400 км/ч. В связи с этим, по его мнению, требуется дополнительное исследование величины динамических колебаний балок во время прохождения поездов.

Кроме того, есть и ещё одна проблема: как удешевить эти искусственные сооружения. Профессор кафедр «Мосты и тоннели» и «Высокоскоростные транспортные системы» МИИТа Владимир Поляков предлагает с каждой железобетонной балки «срезать» до 15% её веса за счёт более рационального, рассчитанного научным путём распределения плотности железобетона. По расчётам учёного, в целом это должно вылиться в серьёзную экономию. Это тем более актуально, потому что общая длина больших эстакадных участков, как сообщил Сергей Киселёв, составляет 85% всей протяжённости искусственных сооружений будущей ВСМ.

– Для соблюдения технологий монтажа пролётных строений и сроков их изготовления предусмотрено создать 18 полигонов, которые будут представлять собой полномасштабные производственные площадки. В целом для ВСМ Москва – Казань потребуется изготовить 4134 пролётных строения. Важно, что предложенные «полигонные технологии» по их производству могут дать значительные преимущества как по срокам возведения эстакад, так и по их стоимости, – резюмировал Сергей Киселёв.

Большое количество искусственных сооружений, а также кривых участков пути на трассе в 700 км, по мнению учёных, может осложнить организацию движения на будущей ВСМ. Так, профессор кафедры «Проектирование и строительство железных дорог» МИИТа Владимир Копыленко обратил внимание на то, что на первом участке ВСМ от Москвы до Владимира почти половину протяжённости трассы составляют кривые. Это многовато, по его мнению, даже для обычной железнодорожной линии, не говоря уже о высокоскоростной. Удастся ли обеспечить высокую скорость, если поезд на этом участке будет то разгоняться, то тормозить?

Учёные высказывали свои опасения и в связи со степенью готовности и проработки проектов. Профессор кафедры «Проектирование и строительство железных дорог» МИИТа Святослав Луцкий отметил, что с учётом установленного срока для строительства первого участка ВСМ в 44 месяца ни одно обоснование с разбивкой по видам работ до сих пор ещё не подготовлено. Он также обратил внимание на то, что пока в проекте представлена лишь одна-единственная схема возведения опорных конструкций искусственных сооружений, тогда как изначально проектом предусматривалась многовариантность способов установки опор. Кроме того, опоры может «повести» после их возведения, поясняет Святослав Яковлевич, потому в проекте обязательно должны быть предусмотрены «окна» для инженерных манёвров и необходимых доработок уже в процессе строительства.

Начальник управления проектных работ АО «Институт «СтройПроект» Александр Бородин добавил, что ввиду большого количества буронабивных свай и ожидаемой осадки фундаментов было бы целесообразным предусмотреть испытания свайных конструкций для уточнения их нормативных характеристик и внесения изменений в процесс изготовления. Он считает, это могло бы сэкономить средства при возведении искусственных сооружений.

– В ходе разработки проектов всегда есть альтернативные варианты технических решений, – продолжил поднятую учёными тему начальник Центра инновационного развития ОАО «РЖД» Александр Зажигалкин. – Но поскольку в результате для реализации выбирается лишь один из вариантов, необходимо создать систему управления изменениями.

Также, по его мнению, изначально при проектировании не был предусмотрен механизм соединения различных технических решений и разработок по проекту в формате единого унифицированного документа, что может в дальнейшем затруднить тиражирование наиболее удачных технических решений.

Проект ВСМ Москва – Казань чрезвычайно сложен. Высока и ответственность проектировщиков, поскольку слишком велика цена возможной ошибки, допущенной в проекте, ведь объём необходимых инвестиций в строительство ВСМ Москва – Казань оценивается более чем в триллион рублей.

Вопросы оптимизации будут актуальны на всех этапах проектирования и строительства ВСМ Москва – Казань, заверил заместитель генерального директора ОАО «Скоростные магистрали» Сергей Киселёв. И подчеркнул, что компания будет учитывать и брать на вооружение все поступающие от инженеров и учёных замечания и предложения.

Сергей Евсеев