挖掘機配合處理基床病害施工方法探討

陸平周　中國鐵路上海局集團有限公司合肥工務(wù)段

1 研究背景

路基是鐵路軌道的基礎(chǔ)，在承受軌道重量及機車車輛動荷載的同時，還不斷遭受到水流、雨雪、嚴寒、高溫等的侵襲和各種不良地質(zhì)條件的影響。為保證列車安全、平穩(wěn)和不間斷的運行，基床必須滿足強度、剛度要求，并具備良好的排水性能。

基床土受地面水或地下水的侵濕軟化或液化后，形成泥漿，在列車動荷載作用下，沿道砟的間隙向表面涌出，從而形成基床翻漿冒泥。基床翻漿冒泥削弱了軌道結(jié)構(gòu)的彈性和強度，造成軌道結(jié)構(gòu)的扭曲和變形，嚴重影響線路運營品質(zhì)，特別是在鐵路提速、重載列車飛速發(fā)展和運量日益增長的形勢下，其危害性愈來愈大，對行車安全極為不利。

2 傳統(tǒng)整治方法

2.1 人工換填基床

傳統(tǒng)的處理基床病害方法是利用人工換填基床，施工封鎖前需將施工地段限速45km/h，人工利用列車間隔進行施工準備，將線路表層清潔道砟進行裝袋，待枕頭及枕盒內(nèi)的道砟清除至2/3后，人工清除泥碴及翻漿土。但由于人工施工效率低，在180min的封鎖時間內(nèi)無法徹底清除泥碴，開挖深度不足200mm，且無法修復排水設(shè)施。因此不利于根本上解決基床病害。另一方面，由于施工過程中行車、人身安全風險巨大，隨著人工勞力成本增加及取消施工天窗封鎖前的慢行，使得這種施工方法更不能滿足安全質(zhì)量需求。

2.2 橫移軌排挖掘機換填

近年內(nèi)，設(shè)備管理單位開始采用將軌排整體橫移，利用挖掘機進行開挖、鋪設(shè)砂墊層、K車卸石砟的施工方法。該方法開挖深度達500mm，施工效果理想。但是施工現(xiàn)場需6.5m及以上線間距存放軌排，施工前需將無縫線路鋼軌切割成百米軌，施工結(jié)束后再進行鋼軌焊連，以致這種施工方法對現(xiàn)場條件要求苛刻，施工成本及安全風險急劇增大。

基于以上兩種方法的不足，因此必須探索新的施工方法整治基床翻漿冒泥。

3 挖掘機配合處理基床病害新方法

3.1 設(shè)計思路

采用倒運軌枕及利用挖掘機開挖的流水作業(yè)法，先將龍口軌枕抽除，為挖掘機騰出空間進行開挖作業(yè)。后采用軌枕倒運、逐單元開挖、鋪設(shè)砂墊層、人工回填搗固、補齊軌枕缺口、K車卸石砟、小機群起整的施工方法，不僅滿足了基床病害處理的施工技術(shù)要求，且不受現(xiàn)場地形條件的制約，基床換填深度可達550m左右，無需對無縫線路鋼軌進行切割，施工安全風險大大降低。

3.2 適用條件

運用挖掘機處理基床病害施工技術(shù)，需暫將軌枕抽除，采用軌枕倒運的方法，為挖掘機騰出足夠的空間進行換填。因此，線路前后的軌枕類型、配置數(shù)要一致，主要適用單線及線間距大于4m的雙線區(qū)間、普通混凝土枕、軌距擋板ω彈條或扣板式扣件。對于道岔及小于25m的夾直線及木枕線路目前尚不適用。

3.3 基本流程

圖1 施工流程圖

施工流程如圖1所示，根據(jù)施工時間、能力及勞力機具配置，單次施工分為三個施工小組。每個小組負責一個施工區(qū)段（約50根枕），施工方法及流程相同。將施工區(qū)段的前3根軌枕抽除，挖掘機進行開挖作業(yè)，邊開挖邊進行方正軌枕，回填黃沙，待全部開挖結(jié)束后將前3根軌枕移至施工區(qū)段尾部補充，并進行方正。

3.4 工序控制

（1）施工作業(yè)準備

提前對基床病害處理地段進行工作量調(diào)查，每10m開挖一處，仔細查看路基橫斷面及翻漿冒泥情況，計算出道砟及黃砂需求量。做好施工地段線路橫、縱斷面控制，每5m設(shè)置一個控制點，做好軌樁標記，用水準儀測量出每個點及樁的高程，計算好軌樁差，將數(shù)據(jù)印刷在外側(cè)鋼軌軌腰上。設(shè)置好控制點后，用方尺引到對股鋼軌上，根據(jù)“三點一線”向柵欄網(wǎng)拉出橫距，標注在水泥枕上。

軌道車按機車—2平板—機車進行編組進入施工封鎖區(qū)間，將搗固機械、材料、挖掘機等施工機具、材料運往施工地段，擺放在對應(yīng)位置。黃砂根據(jù)需要裝袋，擺放在需要回填的對應(yīng)位置。

按照軌枕配置在鋼軌軌腰上打軌枕間距白點，并用方尺引到對股鋼軌上，以便方正軌枕。

（2）施工天窗作業(yè)

道床作業(yè)：作業(yè)人員將道床表層潔凈道砟扒開裝袋，以備人工回填道砟使用，對位整齊擺放在路肩上。

扣件作業(yè)：每組使用2臺內(nèi)燃扳手將扣件進行預松。

抽出軌枕：利用高程起道機將軌道抬升50mm～80mm，利用挖掘機將施工區(qū)段前3根軌枕進行抽除。

挖掘機上道：在鋼軌上墊上廢舊輪胎或給每臺挖機安裝橡膠絕緣履帶，防止挖掘機履帶損壞鋼軌、軌枕或造成紅光帶。

道床開挖：挖掘機先將道床及邊坡表層潔凈道砟清理在線路兩側(cè)，而后進行基床開挖，在適當位置架設(shè)水準儀，及時測量開挖深度及寬度，待開挖至設(shè)計深度（鋼軌底700mm～750mm），由技術(shù)人員檢查、確認達標后，人工配合對基底殘余泥砟及排水順坡進行整理。

回填黃砂：人工將路肩上裝袋的黃砂進行回填，厚度控制為250mm，整平并進行夯實。

倒運軌枕：挖掘機開挖至設(shè)計深度后，方正軌枕后上扣件，同時將非標膠墊進行更換。

回填道砟：將提前裝袋的道砟回填至鋼軌底，人工將線路兩側(cè)的道砟進行回填，并進行密實性搗固。

補充軌枕：施工開挖結(jié)束后，對最后3根軌枕進行補充搗固。

補充道砟：檢查線路狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)嚴重超限處所進行消滅處理，以確保軌道車卸砟安全。重型軌道車牽引K車以不大于5km/h的速度進行卸砟，嚴格控制卸砟量，防止石砟堆積過高影響卸砟車走行。

線路養(yǎng)護：卸砟后，先利用挖掘機平整、均勻、回填道砟，其后組織人員利用小機群起道搗固，撥道、整理道床。

檢查線路：檢查線路幾何狀態(tài)，做好記錄，符合開通條件后放行列車。

4 應(yīng)用案例

根據(jù)2016年路基年檢及日常現(xiàn)場檢查與資料分析，淮南下行線k80+000-k80+790間路基基床翻漿嚴重，軌面幾何狀態(tài)難以控制，對行車安全不利。此地段為雙線無縫電氣化區(qū)段，線路允許速度120km/h，線間距為5m，道床頂面寬3.4m，邊坡坡比 1：1.75。

2016年年通過總重為86.561Mtkm/km，除邊坡表層尚有約10cm左右清碴外，整個道床均為泥碴混合物，道碴陷槽8cm～12cm。兩側(cè)全部由柵欄網(wǎng)進行封閉，設(shè)計基床開挖深度550mm，其中砂墊層厚度為250mm，道砟厚度為300mm，如圖2所示。

2017年4 月份對淮南線下行k80+000-k80+790間采用倒運軌枕挖掘機換填基床施工后，線路幾何尺寸恢復正常，設(shè)備動靜態(tài)質(zhì)量良好，養(yǎng)護周期大大延長，較好地滿足列車運營需求。

5 結(jié)束語

論文提出了一種挖掘機配合處理基床病害的施工方法，該方法采用流水作業(yè)法，不受施工封鎖時間前不能動道作業(yè)及現(xiàn)場地形的限制，具有較好的普適性。施工進度方便掌控，安全質(zhì)量得到保障。今后將根據(jù)施工條件的不同，進一步進行探索和總結(jié)，不斷提高作業(yè)效率、減少勞動強度、降低成本支出。