Konstrukcja przejazdów przez torowisko Przejazd przez torowisko jest to skrzyżowanie drogi publicznej z linią kolejową lub tramwajową, w jednym poziomie. Dynamiczny charakter występujących na przejazdach obciążeń sprawia, że jest to miejsce częstego powstawania defektów nawierzchni. Uszkodzenia te wpływają negatywnie na bezpieczeństwo jazdy i stan techniczny pojazdów, dlatego ten element drogi wymaga szczególnej staranności w projektowaniu, wykonawstwie i bieżącej eksploatacji. W minionych dwudziestu latach w znaczący sposób zwiększył się ruch samochodowy. Wiele towarów przewożonych wcześniej pociągami, jest obecnie transportowanych samochodami ciężarowymi. Powoduje to przyspieszone niszczenie dróg, w tym nawierzchni i konstrukcji istniejących przejazdów. Zniszczona nawierzchnia zagraża bezpieczeństwu ruchu, a w wielu przypadkach wymaga natychmiastowego remontu lub całkowitej przebudowy. Zasady projektowania nowych i modernizowania istniejących przejazdów określa Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 26 lutego 1996 r., w sprawie warunków technicznych, jakimi powinny odpowiadać skrzyżowania linii kolejowych z drogami publicznymi i ich usytuowanie (Dz. U. Z dnia 20 marca 1996 r.). Rozporządzenie to określa, w zależności od kategorii przejazdu, wymagania dotyczące geometrycznych parametrów jezdni i toru (warunki widoczności, długości dojazdów, promienie łuków, nachylenia jezdni i toru). Tradycyjne konstrukcje nawierzchni drogowych na przejazdach przez torowisko W tradycyjnej konstrukcji nawierzchnie przejazdów wykonywane są z: krawędziaków drewnianych (podkładów kolejowych), kostki kamiennej, bruku itp., nawierzchni asfaltowej, prefabrykowanych płyt żelbetowych, przy czym ta ostatnia konstrukcja jest najczęściej spotykana w istniejących przejazdach kolejowych. Konstrukcje takie posiadają następujące wady: niezależne warunki podparcia i różne obciążenia toru i nawierzchni drogowej przejazdu, skutkujące różnicami w przebiegu osiadania tych elementów duża pracochłonność w trakcie budowy, utrudniona rozbiórka w przypadku przejazdów asfaltowych i z kostki, widoczne zużywanie się nawierzchni po krótkim okresie eksploatacji (cykliczne co 2 lata remonty bieżące), częste zapadnięcie torów względem nawierzchni lub nawierzchni względem torów, brak możliwości odpowiedniego skonstruowania i utrzymania żłobka przy szynie. Na rys. 1 przedstawiono typowy istniejący przejazd z płyt żelbetowych. Zauważa się duże nierówności powstałe na skutek niezależnego osiadania każdej z płyt a także wywyższenie lub zapadnięcie się torów względem płyt. Między płytami zastosowano dylatację z masy asfaltowej, która po krótkim czasie eksploatacji wykruszyła się. Brak dylatacji powoduje dostawanie się wody opadowej pod płyty, co przy braku odpowiedniego odwodnienia przejazdu skutkuje odspajaniem płyt od podłoża. Zaobserwowano, że większość płyt jest odspojona od gruntu i klawiszuje podczas przejazdu pojazdów. Klawiszowanie to może być połączone z pompowaniem wody opadowej, co powoduje przyspieszone niszczenie podbudowy Widoczne są również w wielu miejscach ubytki betonu na tyle duże, że widoczny jest brak otuliny zbrojenia płyt. W środku przejazdu, między płytami żelbetowymi ułożono 1
pas nawierzchni asfaltowej, co spowodowało kolejne nierówności, szczególnie w miejscach styku płyt z asfaltobetonem. Widoczne jest wielokrotne uzupełnianie ubytków nawierzchni. Uzupelnienia ubytków nawierzchni asfaltowej Szczelina powstała w wyniku korozji dylatacji Obrzeże płyty - kształtownik metalowy - widoczne pionowe przemieszczenie względem szyny Ubytki betonu Poziome przesunięcie płyt Rys. 1. Uszkodzenia przejazdu kolejowego z prefabrykowanych płyt żelbetowych Na rys. 2 przedstawiono stosowane w omawianym typie przejazdów zabezpieczenia przed przesuwaniem się płyt w poziomie. Są to drewniane belki przybite do podkładów kolejowych i drewniane elementy dystansowe przy szynie. Zabezpieczenia takie są wadliwe, a nawet niebezpieczne. Płyty w czasie eksploatacji przesuwają się w kierunku poziomym, co pokazano na rys. 3. Rys. 2. Sposób blokowania bocznego płyty Rys.3. Przemieszczenie pionowe płyt Stosowane obecnie rozwiązania konstrukcyjne przejazdów przez torowisko tramwajowe 2
W poszukiwaniach optymalnych rozwiązań przejazdów skoncentrowano się przede wszystkim na zapewnieniu takich warunków podparcia torów i nawierzchni drogowej, które zapewniłyby zlikwidowanie różnic w osiadaniu elementów przejazdu. Pozytywnym przykładem w rozwiązaniach konstrukcji przejazdów tramwajowych jest tzw. tor węgierski. Zastosowano tutaj płytę żelbetową jako nośną konstrukcję zarówno dla toru jak i nawierzchni drogowej. W rezultacie osiadanie toru i nawierzchni jest równomierne, wpływa na polepszenie parametrów eksploatacyjnych i zwiększenie trwałości przejazdu. W tej technologii wykonano m. in. przejazdy przez tory tramwajowe w Częstochowie (rys. 4). Zastosowanie tych przejazdów znacznie poprawiło płynność ruchu samochodowego na ruchliwych skrzyżowaniach. Jako wadę tego rozwiązania uważa się skokową zmianę sztywności podparcia toru w przekroju podłużnym, co może spowodować powstawanie dodatkowych naprężeń w szynach w miejscach zmiany tej sztywności. Po kilku latach eksploatacji nie zaobserwowano jednak widocznych różnic w osiadaniu torowiska w obrębie przejazdu i poza nim. Rys. 4. Nawierzchnia przejazdu tramwajowego na skrzyżowaniu z al. Jana Pawła II w Częstochowie Nawierzchnię tego przejazdu stanowią płyty żelbetowe. Zastosowana podbudowa minimalizuje różnice osiadania elementów przejazdu, przez co wyeliminowane zostały opisane wcześniej uszkodzenia. Powierzchni płyt nadano odpowiednio szorstką fakturę (rys. 5). Większe uszkodzenia zaobserwowano tylko na styku płyt betonowych z asfaltową nawierzchnią ulicy (rys 6). Rys. 5. Faktura płyt przejazdowych Rys. 6. Defekty połączenia płyty żelbetowej Stosowane obecnie rozwiązania przejazdów kolejowych 3
Stosowanym obecnie w nowych przejazdach kolejowych rozwiązaniem jest zespolona konstrukcja nawierzchni drogowej i toru. Na rys. 7 pokazano schemat ideowy konstrukcji. W celu zapewnienia jednakowej sztywności podparcia w przekroju podłużnym obciążenia z nawierzchni drogowej przenoszone są na grunt pośrednio poprzez szyny i podkłady torów. Jako nawierzchnię w przejazdach zespolonych stosuje się płyty żelbetowe lub płyty gumowe o wymiarach dostosowanych do rozstawu torowiska. Płyty nawierzchni oparte są na stopkach szyn lub podkładach kolejowych i na belkach podporowych. Podparcia wykonywane są z zastosowaniem elementów amortyzujących, których zadaniem jest tłumienie drgań konstrukcji. Podłoże Zewnętrzna płyta przejazdowa Wewnętrzna płyta przejazdowa Szyna Amortyzator Belka podporowa Podkład kolejowy Rys. 7. Schemat zespolonej konstrukcji nawierzchni drogowej i toru z podkładem strunobetonowym. Przykładowy przejazd w zespolonej konstrukcji nawierzchni i toru przedstawiono na rys. 8. Sprzężone płyty żelbetowe z ryflowaną powierzchnią Asfaltowa nawierzchnia drogowa Sprzężenie płyt Nawierzchnia asfaltowa Podkłady drewniane Rys. 8. Przejazd kolejowy w Słowiku k. Częstochowy 4
Przejazd wykonano z płyt żelbetowych z betonu B50, na powierzchni betonu wykonano ryflowanie antypoślizgowe. W celu wyeliminowania przesuwania się płyt względem siebie zastosowano sprzężenie płyt cięgnami stalowymi. Płyty oparte są na drewnianych podkładach kolejowych. Błędem w przedstawionym rozwiązaniu jest wypełnienie przestrzeni między płytami obu torowisk asfaltobetonem. W miejscu styku tych materiałów należy spodziewać się powstania uszkodzeń. Szczegóły konstrukcji przejazdu przedstawiono na rys. 9, 10. Rys. 9. Płyta zewnętrzna Rys. 10. Amortyzator płyty Producenci zunifikowanych konstrukcji przejazdu przez torowisko W tab. 2 przedstawiono producentów stosowanych obecnie płyt przejazdowych z krótkim opisem produkowanego asortymentu. Tabela 2. Wybrani producenci płyt przejazdowych Producent Strunobetonowych SA w Mirosławiu Ujskim koło Piły Strunobetonowych Kolbet S.A. w Suwałkach Strunobetonowych S.A. w Goczałkowie Kutnowska Fabryka Betonów w Kutnie Strunobetonowych Strunbet w Bogumiłowicach Firma "KOL-DROG" z Warszawy Firma STRAIL - Niemcy Asortyment Prefabrykowane przejazdy kolejowe typu Mirosław oraz przejazdy tramwajowe - płyty żelbetowe z elementami amortyzującymi i belkami podporowymi Żelbetowe płyty przejazdowe tramwajowe typu EPT i PPT Kutno Żelbetowe płyty przejazdowe tramwajowe typu EPT Przejazdy z płyt gumowych Przejazdy z płyt gumowych 5