采用路基處理車(chē)整治鐵路路基病害的研究

朱 雷 上海鐵路局工務(wù)處

采用路基處理車(chē)整治鐵路路基病害的研究

朱 雷 上海鐵路局工務(wù)處

鐵路路基作為鐵路的基礎(chǔ)，對(duì)行車(chē)安全穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。但鐵路路基翻漿冒泥、下沉外擠等病害日趨嚴(yán)重，直接影響了鐵路的正常運(yùn)營(yíng)。目前我局鐵路路基病害整治基本依靠人力，并受施工天窗等限制,作業(yè)難度越來(lái)越大，且質(zhì)量較難保證。通過(guò)對(duì)路基處理車(chē)作業(yè)原理和施工過(guò)程的研究，探索引入路基處理機(jī)械化作業(yè)車(chē)，改善既有鐵路路基病害整治困難的現(xiàn)狀，提高路基病害整治的施工能力，達(dá)到預(yù)期的整治效果。

路基處理車(chē)；鐵路路基病害；整治技術(shù)

鐵路路基承載著從道床傳遞下來(lái)的列車(chē)荷載，是鐵路運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。隨著鐵路高速重載技術(shù)的發(fā)展，線路行車(chē)密度加大，鐵路路基負(fù)荷發(fā)生了較大的變化，路基內(nèi)應(yīng)力水平、分布狀態(tài)和作用方式發(fā)生了顯著變化，而因原有的填料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低和施工質(zhì)量等問(wèn)題，在水和列車(chē)動(dòng)力荷載等外部因素作用下，使路基病害大量出現(xiàn)，已成為鐵路路基的頑疾，加大了鐵路日常養(yǎng)護(hù)維修工作量的同時(shí)，嚴(yán)重影響了鐵路的安全正常運(yùn)營(yíng)。傳統(tǒng)情形中的路基病害整治，單純依靠人力，沒(méi)能采納特有的整治機(jī)械，在這樣的態(tài)勢(shì)下，很難達(dá)到預(yù)定的整治質(zhì)量。路基處理車(chē)特有的新穎技術(shù)，延展了整治范圍，包括運(yùn)行地段內(nèi)的翻漿冒泥、外擠態(tài)勢(shì)下的路基扭曲、路基下陷及氣溫偏冷時(shí)段的路基凍害。路基處理車(chē)固有的結(jié)構(gòu)輕巧，依循設(shè)定好的作業(yè)流程，可以凸顯出機(jī)械化作業(yè)在路基病害整治過(guò)程中的新成效。

1 我局管內(nèi)路基病害現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

上海局管內(nèi)管轄范圍較廣，路基設(shè)備復(fù)雜，沿海鐵路、山區(qū)鐵路、大型站場(chǎng)編組場(chǎng)較多，部分鐵路原設(shè)計(jì)校準(zhǔn)較低，路基填料及施工質(zhì)量較差，在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)及提速過(guò)程中，路基翻漿冒泥、下沉外擠等病害日趨嚴(yán)重。根據(jù)2014年路基秋檢統(tǒng)計(jì)，上海局管內(nèi)路基總長(zhǎng)度14768.31km，其中路基翻漿冒泥等病害長(zhǎng)度約為468.85 km，且呈逐年發(fā)展的趨勢(shì)。

上海局每年均投入大量資金對(duì)重點(diǎn)病害進(jìn)行整治，但仍存在大量問(wèn)題：路基病害整治基本靠人力，機(jī)械化程度低，受施工天窗及作業(yè)場(chǎng)地限制，人工開(kāi)挖很難達(dá)到預(yù)設(shè)厚度，一般只能換填25cm左右中粗砂，且很難做好排水順坡，回填夯實(shí)難度大。作業(yè)過(guò)程中效率較低，隨著人力成本越來(lái)越高，整治費(fèi)用也越來(lái)越大，且處理效果一般，并存在較大施工安全風(fēng)險(xiǎn)。所以面對(duì)路基病害的嚴(yán)峻形式，急需探索更安全、有效、省力的處理辦法。

2 路基處理車(chē)及其整治病害的原理

2.1 路基處理車(chē)及其作業(yè)條件

路基處理車(chē)是專門(mén)用于整治鐵路路基病害的超大型施工機(jī)械，由某規(guī)格下的動(dòng)力車(chē)、構(gòu)架之內(nèi)的回收車(chē)、有著驅(qū)動(dòng)特性的裝置、液壓體系及關(guān)聯(lián)的回收車(chē)、有著挖掘特性的車(chē)體、預(yù)定的制動(dòng)系統(tǒng)等組成。作業(yè)流程內(nèi)，車(chē)體一側(cè)銜接著運(yùn)送過(guò)來(lái)的新物料，被看成特有的輸送車(chē)；另一側(cè)設(shè)置裝載廢物必備的輸送車(chē)。路基處理車(chē)，全長(zhǎng)超出106m，預(yù)定的最大寬度超出3160mm，車(chē)體固有的重量420t。

路基處理車(chē)作為鐵路既有線路路基面病害整治的專用設(shè)備，其高度和寬度符合鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)狀態(tài)不侵入臨線限界。適應(yīng)于50、60、75（kg/ m）鋼軌、木枕或混凝土軌枕、碎石道床、單線或線間距4.0 m及以上的復(fù)線或多線區(qū)段進(jìn)行路基面病害整治工作。除此以外，偏長(zhǎng)的路塹、偏高的路堤及較繁忙地段，都不適宜人工操作，采用路基處理車(chē)能更好的完成整治任務(wù)。道碴挖掘鏈挖掘的最大寬度4.0 m，最大深度（從軌面算起）1.0 m；路基挖掘鏈挖掘的最大寬度(無(wú)級(jí)調(diào)整)4.5～6.6（mm），最大深度（從軌面算起）1.2 m（路基處理車(chē)見(jiàn)圖1）。

圖1 路基處理車(chē)

2.2 路基處理車(chē)整治路基病害的原理及流程

路基處理車(chē)被運(yùn)送至預(yù)設(shè)的工作位，把起點(diǎn)方位的鋼軌斷開(kāi)；前方地段內(nèi)的鋼軌，經(jīng)由起道必備的鉗子抬起。道碴挖掘鏈及路基挖掘鏈都要經(jīng)由切口，放至鋼軌下側(cè)；斷開(kāi)鋼軌的接頭，用預(yù)備好的夾板連接。道碴挖掘鏈，挖出枕木下陳舊臟污的道碴，挖掘得出來(lái)的舊道碴，運(yùn)送至場(chǎng)地內(nèi)的輸送機(jī)，繼而輸送至錐式架構(gòu)下的粉碎機(jī)，處理后作為路基面保

護(hù)層物料。為保護(hù)這樣的粉碎機(jī)，要把磁力特性的金屬分離機(jī)，安設(shè)在機(jī)械架構(gòu)之前，可以除掉夾雜著的金屬物件。

舊道碴經(jīng)由碎裂以后，可作為路基面特有的保護(hù)墊層物料（簡(jiǎn)稱PSS物料）再次利用。這樣處理好的PSS物料，經(jīng)由輸送機(jī)運(yùn)送至場(chǎng)地固有的混合器，與車(chē)體后方準(zhǔn)備好的添加物料，如碎石、砂等，混合成新的PSS物料。與此同時(shí)，路基挖掘鏈把路基面上的污濁土體予以開(kāi)挖，運(yùn)送至預(yù)備好的輸送車(chē)內(nèi)，然后運(yùn)送至指定地點(diǎn)堆棄。路基挖掘鏈挖掘出廢棄污土后，刮平路基面，并鋪設(shè)一層土工布，然后將混合好的PSS物料，通過(guò)可回轉(zhuǎn)的分配輸送機(jī)輸送并均勻攤鋪到路基面上，由推土裝置刮平，并用路基夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。每次作業(yè)可鋪設(shè)混合好的PSS物料最大厚度為500 mm。

路基處理車(chē)的作業(yè)流程為：機(jī)車(chē)牽引著路基處理車(chē)到達(dá)預(yù)定的施工地點(diǎn)→路基處理車(chē)切入→挖掘臟污道床及路基面污土→鋪設(shè)土工布及路基面保護(hù)層物料并夯實(shí)→路基處理車(chē)切出→機(jī)車(chē)牽引道碴車(chē)卸碴→整修恢復(fù)路線→車(chē)輛連掛→路基處理車(chē)返回車(chē)站→線路巡養(yǎng)→焊接修復(fù)無(wú)縫的線路→翻修路肩。

3 采用路基處理車(chē)整治鐵路路基病害施工

以上海局管內(nèi)某段路基翻漿冒泥病害為例，使用路基處理車(chē)對(duì)這一區(qū)段的基床病害進(jìn)行了處理，線路為直線段，計(jì)劃封鎖時(shí)間360 min，目標(biāo)為完成路基寬度4.5～6.6（m）、處理深度1.2 m以及基床的夯拍寬度4.0～6.0（m）范圍內(nèi)的整治作業(yè)。

3.1 施工前準(zhǔn)備

在施工地段就近車(chē)站，設(shè)立路基處理車(chē)存留基地，并存放準(zhǔn)備好的PSS物料及道碴車(chē)。無(wú)縫線路區(qū)段較長(zhǎng)時(shí)，可提前更換為25 m定尺鋼軌普通線路，減少施工過(guò)程中鋼軌的切割和焊接，減少焊接接頭對(duì)鐵路安全的隱患。同時(shí)，為了減少路基處理車(chē)施工中道床挖掘鏈挖掘道碴的工作量，提高道床挖掘效率，可在路基處理車(chē)施工前慢行線路,采用人工預(yù)挖道床邊坡。

3.2 路基處理車(chē)處理病害

根據(jù)施工地段的實(shí)際情況和天窗點(diǎn)安排，計(jì)劃作業(yè)量安排150～160（m）較為合理。施工點(diǎn)下達(dá)后，立即辦理封鎖，路基處理車(chē)運(yùn)行至工地，計(jì)劃15 min；斷開(kāi)鋼軌，切入道碴和路基挖掘鏈，并將鋼軌接頭用夾板聯(lián)接起來(lái)，計(jì)劃70 min；路基處理車(chē)挖掘臟污道碴及松軟污土，鋪設(shè)土工布及PSS物料，計(jì)劃140 min；切出挖掘鏈，計(jì)劃40 min；卸一級(jí)道碴搗固及恢復(fù)線路，計(jì)劃75 min；路基處理車(chē)連掛及返回車(chē)站，養(yǎng)護(hù)恢復(fù)既有線路幾何狀態(tài)，慢行開(kāi)通線路，計(jì)劃20 min。封鎖點(diǎn)結(jié)束后，利用其他點(diǎn)焊接無(wú)縫線路，并對(duì)路肩檢查整修，做好排水順坡。

相對(duì)曲線地段，應(yīng)適量減少計(jì)劃作業(yè)量，安排120～125（m）較為合理，施工工序與直線地段相同，路基處理車(chē)基本作業(yè)時(shí)間縮短20 min，卸道碴搗固及恢復(fù)線路時(shí)間延長(zhǎng)20 min，更好的加固線路，確保線路開(kāi)通安全。

3.3 鋪設(shè)土工布

路基面鋪設(shè)土工布時(shí)，可用預(yù)備好的繩索，掛住土工布，正常挖掘作業(yè)的同時(shí)，跟進(jìn)鋪設(shè)土工布，提高了點(diǎn)內(nèi)作業(yè)效率，節(jié)約時(shí)間。

3.4 墊碴回填及廢物拋棄

路基處理車(chē)切出后，正常回填道碴搗固恢復(fù)線路，經(jīng)由多次搗固，才可達(dá)到開(kāi)通線路條件。采用每根枕木底側(cè)墊270 mm左右的道碴袋，可以減少抬道量，節(jié)省搗固時(shí)間，提前達(dá)到開(kāi)通條件。廢棄污土盡可能就近丟棄，若沒(méi)有條件，可運(yùn)至附近路堤兩側(cè)丟棄，整理至坡腳也可起到加固路堤作用，節(jié)省點(diǎn)內(nèi)運(yùn)送時(shí)間。

4 路基處理車(chē)整治路基病害優(yōu)點(diǎn)及效果

4.1 路基處理車(chē)作業(yè)優(yōu)點(diǎn)

（1）舊的道碴破碎后可以回收利用，比人工作業(yè)方法節(jié)約新材料50%左右。

（2）不需要拆除線路，在既有線路上作業(yè)對(duì)空間要求較低。

（3）可鋪設(shè)各種厚度的保護(hù)墊層(最大厚度達(dá)50 cm)，比人工開(kāi)挖處理深度深一倍以上，處理更徹底。

（4）路基面用機(jī)械開(kāi)挖并夯實(shí)和整平，回填物料均勻性及密實(shí)度更好，大大提高了基床質(zhì)量及承載力。

（5）采用機(jī)械作業(yè)效率高，更好的利用了施工封鎖點(diǎn)，節(jié)約大量人工，降低了施工難度。

（6）可同時(shí)加鋪土工布，效果更好。

4.2 路基處理車(chē)作業(yè)效果

（1）能徹底挖除道床臟污的道碴和路基面軟化污土、風(fēng)化物及液化泥漿。

（2）能解決人工處理深度不足、路基填筑密度和強(qiáng)度不夠等問(wèn)題，回填的PSS物料材質(zhì)均勻，機(jī)械夯拍更密實(shí)，基床具有足夠的強(qiáng)度和承載力。

（3）整治后線路整體的防排水性能較為完善。道床換鋪新碴具有良好的排水性，路肩設(shè)置2%的排水坡，能很好地排除地表水，鋪設(shè)的土工布能阻隔地下水上涌，病害整治能達(dá)到很好的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

路基處理車(chē)作為新型的大型養(yǎng)路機(jī)械，能較徹底的挖除臟污道碴及病害基床,可以有效回收既有資源，降低路基處理成本，平整路基面，鋪設(shè)土工布及PSS物料并夯實(shí)，提高了基床承載力，高效率高質(zhì)量的解決路基病害。同時(shí)，又對(duì)施工提出了更高的要求，需在今后的實(shí)踐過(guò)程中不斷的總結(jié)探索，明辨設(shè)備潛藏著的缺陷及施工天窗特有的效率干擾等，合理安排施工計(jì)劃，促進(jìn)路基處理車(chē)整治質(zhì)量的逐漸提升，發(fā)揮預(yù)期的處理性能。上海局近年已經(jīng)計(jì)劃，在金千線或其他路基病害嚴(yán)重區(qū)段，引入路基處理車(chē)整治路基病害，通過(guò)實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，證明其可行性、優(yōu)越性，并在今后路基大修中逐步投入使用。隨著鐵路的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人力化作業(yè)將逐步被淘汰，大型機(jī)械化作業(yè)是鐵路未來(lái)的大勢(shì)所趨。路基處理車(chē)以其人工無(wú)法比擬的作業(yè)質(zhì)量和效率，必將成為鐵路路基病害整治科學(xué)有效的作業(yè)手段，成為對(duì)整治鐵路路基病害具有劃時(shí)代意義的機(jī)械化施工模式。

責(zé)任編輯：萬(wàn)寶安 龔佩毅

來(lái)稿日期：2015-01-07