Budownictwo komunikacyjne

Dr inż. Zbigniew Respondek

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 pas nawierzchni asfaltowej, co spowodowało kolejne nierówności, szczególnie w miejscach styku płyt z asfaltobetonem. Widoczne jest wielokrotne uzupełnianie ubytków nawierzchni.

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

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

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.

Rys. 7. Schemat zespolonej konstrukcji nawierzchni drogowej i toru z podkładem strunobetonowym.

Przykładowy przejazd w zespolonej konstrukcji nawierzchni i toru przedstawiono na rys. 8.

Rys. 8. Przejazd kolejowy w Słowiku k. Częstochowy

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	Asortyment
Wytwórnia Podkładów Strunobetonowych SA w Mirosławiu Ujskim koło Piły	Prefabrykowane przejazdy kolejowe typu Mirosław oraz przejazdy tramwajowe - płyty żelbetowe z elementami amortyzującymi i belkami podporowymi
Wytwórnia Podkładów Strunobetonowych Kolbet S.A. w Suwałkach	Żelbetowe płyty przejazdowe typu CBP
Wytwórnia Podkładów Strunobetonowych S.A. w Goczałkowie	Żelbetowe płyty przejazdowe typu CBP
Kutnowska Fabryka Betonów w Kutnie	Żelbetowe płyty przejazdowe typu CBP Żelbetowe płyty przejazdowe tramwajowe typu EPT i PPT „Kutno”
Wytwórnia Podkładów Strunobetonowych Strunbet w Bogumiłowicach	Żelbetowe płyty przejazdowe typu CBP Żelbetowe płyty przejazdowe tramwajowe typu EPT
Firma "KOL-DROG" z Warszawy	Przejazdy z płyt gumowych
Firma STRAIL - Niemcy	Przejazdy z płyt gumowych

2

Ubytki betonu

Uzupelnienia ubytków nawierzchni asfaltowej

Szczelina powstała w wyniku korozji dylatacji

Obrzeże płyty - kształtownik metalowy - widoczne pionowe przemieszczenie względem szyny

Poziome przesunięcie płyt

Zewnętrzna płyta przejazdowa

Wewnętrzna płyta przejazdowa

Szyna

Podkład kolejowy

Belka podporowa

Amortyzator

Podłoże

Sprzężone płyty żelbetowe z ryflowaną powierzchnią

Nawierzchnia asfaltowa

Sprzężenie płyt

Asfaltowa nawierzchnia drogowa

Podkłady drewniane

---