Потребность в строительстве искусственных сооружений возникает тогда, когда появляется необходимость в пересечения природных преград. В этом случае все железные дороги оборудуются искусственными сооружениями, относящихся к наиболее сложным частям упомянутой трассы. В таких случаях, искусственные сооружения на железной дороге строились посредством применения двух видов, то есть, всё то, что создавалось под земляной поверхностью – это, прежде всего, тоннели и станции метрополитена в больших городах. Тоннели создавались при пересечении железнодорожными путями высоких холмов и гор. Над земельной поверхностью осуществлялась прокладка водопропускных труб, шла установка водотоков, мостов и эстакад.
Возведением мостов люди занимались со дня появления на земле первых дорог между поселениями и городами. Поэтому, когда появились первые железные дороги в девятнадцатом веке, то к тому времени инженерный состав уже пополнил свои знания мировым опытом в строительстве столь сложных сооружений.
Когда в девятнадцатом столетии появилась первая железная дорога, то для преодоления водных преград стали возводить и первые железнодорожные мосты, изготовленные из металлических конструкций. В основании такого сооружения использовался бетон.
Русским учёным и инженерам-конструкторам принадлежит пальма первенства в создании первого железнодорожного моста из металлических конструкций. Инженером С.В. Кербедзом были возведены металлические мостовые сооружения через речку Луга, длина пролёта составляла 55 метров и через петербургскую реку Нева, длина пролётов этого моста составляла 47 и 45 метров, это грандиозное строительство было осуществлено в течение восьмилетнего периода времени, начиная с 1842 года и по 1850 год.
Необходимо отметить, что вплоть до наступления восьмого десятилетия, девятнадцатого века инженерами при создании мостовых пролётов использовалось сварочное железо, которое плавилось посредством применения пудлинговых печей. В 1885 году начинается эра литого железа. Руководителем проекта был профессор Н.А. Белелюбский. Длина пролётов из этого железа достигает размера, равного 109 метрам.
Такие железнодорожные мосты, фото это подтверждает, были возведены через речное русло Днепра и Волги. Данные инженерные сооружения уже оснащались двух решётчатыми и много решётчатыми системами ферм. Профессор Л.Д. Проскуряков является автором клёпаных металлических пролётных строений, имеющих треугольную систему, появившихся уже на излёте девятнадцатого столетия. С их применением, по проекту Л.Д. Проскурякова, были возведены железнодорожные мосты через реку Сулу, Москву, Обь и Енисей.
Если в первом десятилетии, двадцатого века применение железобетона ограничивалось при строительстве малых мостов, длина пролётов которых была не более шести метров, то спустя три десятилетия появился арочный железнодорожный мост через русло реки Днепр. Длина такового моста была равна 1600 метрам. После окончания войны строители возводили железнодорожные мосты, применяя монолитный железобетон при создании искусственных сооружений на реке Ангара, Ока, Москва, Нева и Волга. На Днепре появились крупные мосты, их уникальность заключалась в наличии двух ярусов, один из которых предназначался для автомобилей, другой для поездных составов. Длина пролётов достигала значений, равных 228 и 140 метрам. Всего таких сооружений было восстановлено, порядка шестнадцати тысяч.
Начиная с середины двадцатого века, отечественные и зарубежные мостостроители стали активно применять сборные железобетонные конструкции при наведении через речные русла мостов для железных дорог. Для того времени было характерно применение прогрессивных конструкций и методов, при создании мостовых опор, представляющих собой железобетонные столбы, оболочки и сваи. Сегодня мостостроители применяют новую, более прогрессивную методику по сборке конструкций, представленных элементами полигонного или заводского производства. В наше время произошло освоение наиболее эффективного навесного монтажного способа, при котором в сборных конструкциях происходит соединение элементов посредством применения полимерных клеев.
Тоннели, как и мосты, люди научились строить давно, ещё в период древних цивилизаций. Если в средние века людьми вырубались тоннели в скальных породах гор, и они в основном предназначались для военных целей, то англичане предложили миру и возвели первый тоннель на железной дороге по маршруту Манчестер – Ливерпуль 1830 году. В дальнейшем для сокращения времени строительства подобных сооружений, горняки стали применять динамит, пироксилин и первые бурильные машины.
Примечательность Симплонского альпийского железнодорожного тоннеля заключается в первую очередь в том, что он был построен за сравнительно короткое время, всего за восемь, лет. Его протяжённость составляет 19803 метров и связывает итальянский город Домодоссол со швейцарским городом Бриг.
Этот железнодорожный тоннель располагается на дороге, на которой трудится знаменитый «Восточный экспресс» по маршруту «Стамбул – Париж». 10.05.1910 года Симплонский альпийский железнодорожный тоннель был тожественно открыт в городе Бриге. На этом мероприятии присутствовал президент Швейцарской конфедерации Людвиг Форрер и итальянский король Виктор Эммануил Третий. Строительство одного из больших тоннелей осуществлял генеральный подрядчик - фирма «Hugo von Kager» и «Hermann, Haustler». Спустя двенадцать лет началась эксплуатация второй параллельной тоннельной колеи, с длиной, равной 19824 метрам. Второй тоннель находится рядом с первым сооружением.
Строительство первого железнодорожного тоннеля в Российской империи было завершено в местечке под городом Ковно в 1862 году. Длина данного сооружения равна значению – 1280 метров. За первым тоннелем стали строиться следующие тоннели на железных дорогах Крыма, Кавказа и Урала. Именно создание железнодорожных тоннелей дало толчок значительному развитию тоннелестроения на территории СССР.
Железнодорожная эстакада представляет собой искусственное сооружение. Её основное предназначение заключается в облегчении разгрузочно-погрузочных работ. Другое направление – это применение данного инженерного сооружения состоит в обеспечении проведения наливных и сливных операций с нефтяными продуктами и грузовые операции с сыпучими материалами.
Железнодорожная эстакада обустроена так, что её конструкция позволяет проводить одновременное обслуживание целой группы цистерн. Для обеспечения проведения сливо-наливных и разгрузочно-погрузочных работ установлены пешеходные мостики, которые посредством специальных стоек соединены между собой.
В целях обеспечения повышенной пожарной безопасности железнодорожные эстакады изготовлены из материала, фактура которого имеет большую огнестойкость. Обуславливается это требование тем, что на данных сооружениях производятся операции с горючими грузами. Для изготовления эстакад используется металлопрокат, позволяющий увеличить продление эксплуатационного периода, при этом, обеспечивая максимальную безопасность, гарантируя отсутствие какой-либо чрезвычайной ситуации. Выполнение всех условий пожарной безопасности позволяет приобрести конструкцию, которая находится в полном соответствии требований ГОСТа.
Железнодорожная эстакада, исходя из нужд железных дорог, возводится по всей длине маршрута или в мете конкретного участка. Данная продукция создаётся как двухсторонняя, так и односторонняя. Возможность создания продукта в нескольких вариантах, позволяет заказчику выбрать для себя подходящий вариант, который будет соответствовать его требованиям с учётом особенностей и специфики. Конструктивная особенность современных эстакад позволяет изменять параметры готовых металлических изделий, с учётом всех нюансов ещё при их изготовлении, что позволит в последующем времени пользоваться благами возможностей облегчённого обслуживания данного сооружения и всей транспортной системы.
Конструктивные особенности железнодорожной эстакады таковы, что на ней имеются подвижные части, с помощью, которых производятся все виды операций. Во временной рабочий промежуток используются стрелы с рукавами и специальные мостики, находящиеся в этом момент в зоне габаритов железной дороги. По завершению производимых видов работ все обозначенные элементы возвращаются в первоначальное положение. Что касается стационарной конструкции железнодорожной эстакады, то здесь всё просто, требование однозначное, все подобные элементы за пределы железнодорожных габаритов не должны выходить. Для наглядности и для «забывчивых» операторов, на стрелах с рукавами произведена установка специальных ограничителей. Они-то и не позволяют ни при каких обстоятельствах выйти за пределы разрешённой рабочей зоны. Использование лебёдок позволяет поднять или опустить стрелу.
На концевых частях любой эстакады должна устанавливаться лестница-стремянка для персонала, которые используются ими в момент возникновения аварийной ситуации. По ним эвакуируется персонал. Каждая эстакадная единица должна иметь стандартное заземление. Для обеспечения безопасности работающего персонала на работах, связанных с продлением эксплуатационного периода металлических конструкций на вспомогательных системах по обслуживанию устанавливается дополнительный комплект ограждения.
Конструктивные особенности этих специальных сооружений имеют различия по расположению ряда элементов, а также в принятии решения в отношении, к примеру, подвижных мостиков.
Железнодорожная галерея представляет собой вид горного сооружения, напоминает тоннель, открывается на селевом спуске, сверху и сбоку. Основное предназначение данной конструкции заключается в защите железной дороги от обвала горной породы на косогоре, а, так называемые селе спуски, применяются для обеспечения прохода горного грязекаменного потока над дорогой. На месте крутого косогора у речного или морского берега, в случае необходимости строится подпорная стена. Она-то и должна удержать откос, не позволяя ему разрушиться. Такая стена может защитить железную дорогу от подмыва, когда вода уже соприкасается с основанием путей.
В случаях, когда станционные пути могут пересекаться со скоростной городской дорогой, магистральной улицей, троллейбусной линией, трамвайным путём или другой железной дорогой, то этом случае все эти составляющие должны иметь по отношению станционным путям разный уровень расположения. Там, где происходит интенсивное пешеходное движение, а по железной дороге постоянно маневрируют поездные составы, должен сооружаться мост или пешеходный тоннель. Эти сооружения ограничены по минимальному размеру ширины, для моста – это цифра равна 225 сантиметров, для тоннелей, значение не должно быть меньше трёх метров. Поверхностные воды должны пропускаться по трубам или лоткам, проложенных под станционными железнодорожными путями.
Исходя из того, что стоимость перечисленных искусственных сооружений составляет десять процентов от общей цены железнодорожного полотна, а один погонный метр моста или тоннеля в детки раз превышает ценовой показатель обычных путей. То искусственные сооружения строятся основательно, с расчётом на длительный эксплуатационный период.
При создании искусственных строений железной дороги соблюдается старый принцип: при минимальных затратах построить нужное строение, которое соответствует своему прямому предназначению. В числе главных требований остаётся безопасность и бесперебойность движения поездных составов с максимальной скоростью, при этом, на содержание и ремонт должна тратится минимальная сумма денежных средств.
Мостовые сооружения подразделяются на разновидности, один них называется путепроводом. Служит для пропуска одной дороги над другими путями на разных уровнях и для пересечения оврагов, ущелий и других искусственных и природных препятствий, исключая водотоки.
