Изыскания и строительство железных дорог

Основные методы изысканий при проектировании железных дорог были разработаны в нашей стране в первой половине XIX в. и изложены в трудах П. П. Мельникова "О железных дорогах" (1835), Н. И. Липина "О железных дорогах" (1840), М. С. Волкова "Курс строительного искусства" (1842) и в работах инженеров, участвовавших в проектировании и строительстве Петербурго-Московской магистрали. В 50-х годах были изданы книги и статьи Д. И. Журавского, П. И. Собко, А. И. Штукенберга и Р. Н. Поплавского, в которых подробно говорилось о методах и технике изысканий.

С 60-х годов русские изыскатели стали применять барометрическое нивелирование. В 1873 г. инженер Б. И. Статковский впервые в России провел тахеометрическую съемку на изысканиях Кавказской железной дороги. Были составлены планы "в горизонтальных сечениях в масштабе 20 саж. в одной сотой сажени" [22], и по ним выбрано направление тоннеля через Главный Кавказский хребет. Одновременно автор разработал подробные указания по трассированию железных дорог, подверженных снежным лавинам, обвалам и селевым потокам. Труды Б. И. Статковского не потеряли своего значения до настоящего времени.

В 1880 г. на изысканиях Закаспийской железной дороги инженеры встретились с подвижными песками. При выборе направления линии пришлось учитывать господствующие ветры, ограничивать устройство выемок, могущих подвергаться песчаным заносам.

В 1891 г. в Петербурге был издан (посмертно) фундаментальный курс "Производство железнодорожных изысканий" А. И. Штукенберга, в котором с исчерпывающей для своего времени полнотой дан анализ техники изысканий и методов проектирования железных дорог.

В связи с увеличением объема изыскательских работ в 90-х годах возрос интерес к использованию фотометодов. В 1891 г. инженер Н. О. Виллер применил фотосъемку при изысканиях железных дорог через Главный Кавказский хребет и использовал фотоснимки для составления плана в целях проведения камерального трассирования проектируемой линии.

В 1896 г. в министерстве путей сообщения был образован фототопографический отдел во главе с Р. Ю. Тиле, автором первого в России исследования по фототопографии [23]. В 1897 г. под руководством Тиле на изысканиях восточной части Забайкальской железной дороги работала партия фототеодолитной съемки горной местности. Она вела съемку местности на территории 3 тыс. км² и составила планы в горизонталях, по которым было определено направление линии.

Фототеодолитные съемки применялись инженером П. И. Щуровым на изысканиях линии Ереван - Джульфа в 1898 г. [24], в ущелье р. Бамбек на Тифлис-Карской линии и на других объектах.

В конце XIX в. инженер путей сообщения профессор Киевского политехнического института Р. Н. Савельев опубликовал статью "О применении воздухоплавания к железнодорожным изысканиям". Автор рекомендовал применять аэростат для фототопографической съемки местности. Он писал: "Недалеко то время, когда соответствующим образом можно будет применять воздухоплавание к производству железнодорожных изысканий в очень отдаленных местностях" [25].

В 1901 г. вышел из печати четырехтомный труд инженера Г. Краевского "Железнодорожные изыскания и составление проекта железной дороги", с исчерпывающей полнотой освещающий основы теории и практики проектирования железных дорог. В первом томе этого труда специальная глава посвящена наземной фототопографии.

Широко были поставлены фототеодолитные работы в 1908 г. на изысканиях Амурской железной дороги [26]. Здесь впервые был применен немецкий стереокомпаратор Пульфриха. Техника фототеодолитных работ была по тому времени достаточно высокой и обеспечивала рациональный выбор направления новой железной дороги.

Итоги фотограмметрических работ в России изложены в трехтомной монографии Р. Ю. Тиле [27]. Дореволюционная Россия не располагала своей оптической промышленностью и точным приборостроением, что не могло не сказаться на развитии фотограмметрии, особенно аэрофотограмметрии. Однако первые теоретические труды и практические работы способствовали широкому применению аэрофотосъемки на изысканиях железных дорог в советское время.

На рубеже XX в. в России (раньше, чем в других странах) приступили к систематическому изучению вечной мерзлоты и явлений, с нею связанных. Ряд организаций - Академия наук, Петербургский институт инженеров путей сообщения, Геологический комитет и др. - в результате проведенных исследований выработали положения по изысканиям, проектированию и строительству железнодорожных сооружений в районах вечной мерзлоты. Это способствовало успеху, в частности, при переустройстве горных участков Сибирской железной дороги и при постройке Амурской железнодорожной магистрали, где встретились большие районы вечной мерзлоты.

На строительстве железных дорог земляные работы (насыпи и выемки) производились вручную с использованием дешевого труда крестьян, которые массами уходили на отхожий промысел. Транспортировка грунта осуществлялась тачками, грабарками и платформами с паровозной тягой.

Первые попытки механизации земляных работ в последней трети XIX в. заключались в применении скреперов и паровых катков для уплотнения насыпей. Однако было много противников механизации. Так, в отчете комиссии по осмотру Закаспийской железной дороги записано: "Применение машинного способа при обилии и дешевизне рабочих рук представляется полнейшей аномалией, а расходы на покупку и поставку машин - вполне непроизводительными" [28]. Это, однако, не остановило передовых инженеров, и уже при проведении железной дороги Вологда - Архангельск были применены два экскаватора американской фирмы для разработки мокрых выемок. В 1902 г. Путиловский завод в Петербурге построил первый русский одноковшовый экскаватор весом 60 т с тремя паровыми машинами и суточной производительностью, превышающей 1 тыс. м³ грунта (рис. 2). До 1917 г Путиловский завод выпустил 36 одноковшовых и 26 многоковшовых экскаваторов для использования на строительстве железных дорог.

Наиболее широко они применялись при переустройстве горных Участков Сибирского пути между Ачинском и Иркутском и на постройке Амурской линии тем не менее уровень механизации земляных работ в предреволюционные годы не превышал 6% общего объема работ, выполненных на строительстве железных дорог.

2. Одноковшовый экскаватор, изготовленный Путиловским заводом

Яркое представление о тяжелом труде строителей на земляных работах дал художник К. А. Савицкий в картине "Земляные работы на железной дороге", находящейся в Третьяковской галерее.

Ширина земляного полотна по верху на однопутных линиях назначалась в 5,55 м а на некоторых линиях, например на отдельных линиях назначалась в 5,55 м, а на некоторых линиях, например на отдельных участках Сибирского пути, - 5,0 м в насыпях и 4,64 м в выемках. Откосы, как правило, устраивались полуторные и укреплялись одерновкой или мощением. Объем земляных работ на один километр колебался в широких пределах - от 10-15 тыс. до 60-70 тыс. м³, при среднем объеме около 20-22 тыс. м³.

Всего при сооружении новых железных дорог, переустройстве существующих и постройке вторых путей за 1837-1917 гг. выполнено около 2 млрд. м³ земляных работ.

Укладка верхнего строения и балластировка пути производились также вручную. На земляное полотно укладывались рельсы со шпалами, по которым балласт подвозился и выгружался на обочины вдоль пути; далее велась подъемка рельсов со шпалами и под ними укладывался песчаный балласт. При сооружении Закаспийской железной дороги впервые применялись укладочные поезда и жилые поезда (городки строителей). Конвейерная подача материалов шла вдоль укладочного поезда к голове, т. е. применялось роликовое приспособление, повторяющееся по своей идее во многих современных путеукладочных механизмах. Скорость укладки пути при двухсменной работе составляла 6 км в сутки, а в отдельные дни достигала 8 км.

Таковы были методы и техника изысканий и строительства железных дорог. Темпы постройки отдельных линий, в особенности Сибирского пути, были сравнительно высокими. В среднем в год строилось до 700 км рельсовых путей.