礦區鐵路整體道口兩側過渡段整治方案設計與應用

方張平，李 奇

(1.淮南聯合大學，安徽 淮南 232038；2.安徽皖江物流淮南鐵路運輸分公司，安徽 淮南 232038)

0 前 言

礦區鐵路沿礦區分布，并與國家鐵路接軌，主要承擔礦產品外運和礦區內部運輸任務，是我國鐵路貨運的重要組成部分。安徽皖江物流淮南鐵路運輸分公司長期承擔淮南礦業集團煤炭運輸任務，據統計2018年全年運輸煤炭量高達近4 200萬t?；茨系V區鐵路大多建于20世紀80、90年代初，由于受當時鐵路等級、列車載重、建設經費和公路交通量等多方面制約，鐵路穿越城鎮道路時多采用平交道口與公路交叉，道口板主要采用普通混凝土道口板。隨著淮南礦業集團煤炭吞吐量逐年上升，目前運量達到建成初期的幾十倍以上，為了提高運輸效率滿足運輸需要，機車換型頻率、運輸列車數量及速度均不斷增加，對鐵路道口各項設施均提出了更嚴格的要求。2012年開始淮南鐵運分公司對礦區鐵路沿線多處樞紐道口進行升級改造，主要采用水泥混凝土整體道口板替換原普通水泥混凝土道口板。改造后的水泥混凝土整體道口板具有承載力高、穩定性強、剛度大、不易位移等優勢，極大延長了道口維修周期，且一定程度上減緩了車輛對道口的破壞，但由于過往列車和機動車輛通行密度大，行駛過程中易將煤渣、泥塊等拋灑物灑落在道口及道口兩側。這些拋灑物在風吹和雨水沖刷作用下，順著道口輪緣槽沖入道口兩側，使緊挨道口的幾檔鐵路線路道床不潔，再加上工務部門搗固線路石碴時產生的石碴粉末，這些粉狀混合物在雨水和列車反復沖擊荷載作用下，久而久之凝結成一個整體，造成道床板結硬化，大大降低軌道的彈性，不但堵塞道床排水通道，導致道床排水不暢，還會因車輪對軌道的受力不均，在道床內部局部真空的情況下，產生抽吸作用，粉狀混合物在雨水作用下形成的泥漿會沿道碴縫隙翻出道床表面，形成翻漿冒泥，造成鐵路線路空吊，道床承載能力降低，給線路養護帶來極大困難。此外，當列車通過礦區鐵路道口時，由于水泥混凝土整體道口板穩定性好、剛度大，而道口兩側鐵路線路空吊嚴重，使得過車時受力不均衡，鋼軌極易折斷，存在重大安全隱患，對礦區鐵路運輸交通安全和人身安全造成巨大威脅，阻礙礦區鐵路的建設和發展，故迫切需要整治。

1 整治方案設計方法

為解決整體道口兩側過渡段道床板結硬化、地表排水不暢，線路易出現空吊等問題，并有效杜絕整體道口板兩側發生斷軌的可能，曾采用道床換填、開挖排水溝等方式進行處理，但耗費工時較多，且處理效果欠佳。

通過查閱相關資料并結合過往工程經驗可知，雙拼木枕可用于鋼桁架梁與水泥混凝土簡支梁搭接處，形成剛柔過渡段，能有效防止斷軌[1-2]?，F將整體道口板兩側各3根既有水泥混凝土軌枕抽取，替換為每側各2組的雙拼木橋枕，采用水平螺栓連接，表面涂刷瀝青漆進行一次防腐，煤焦油、氟化鈉和麻刀進行膩縫處理，以提高木枕強度[3-4]。同時將整治范圍內既有道床開挖至設計高度并進行夯實，如翻漿冒泥嚴重可采取換填新道碴進行夯填，然后在雙拼木枕枕底與已夯實的道床之間灌注1∶2的干硬性水泥砂漿做墊層。此外，為保證地表排水通暢，可在干硬性水泥砂漿墊層上方抹一層1∶3水泥砂漿泛水層。整體道口單側過渡段整治方案設計圖如圖1所示。

圖1 整治方案設計圖

2 整治方案試驗段施工與校核

以淮南礦區鐵路任一道口做試驗段，抽出道口兩側各3根混凝土軌枕后，采用機械開挖，挖至設計高度后平整、夯實，必要時可進行換填。道口板兩側各2 m處使用4臺起道機將鋼軌軌面抬至與道口軌面一平后，在基面上攤鋪1∶2干硬性水泥砂漿，使用機械適當進行夯拍。在道口兩側施工好的水泥砂漿面上各穿入2組雙拼木枕，雙枕之間凈距為300 mm，靠近道口板的第一組雙拼木枕中心距整體道口板邊緣600 mm，第二組雙拼木枕中心距道口板邊緣1 400 mm。雙拼木枕采用K式扣件與鋼軌連接，施工過程中鐵墊板與木枕間暫時不墊膠墊。施工次日在干硬性水泥砂漿上表面再抹一層1∶3水泥砂漿泛水層，以線路中線為基準向兩側泛水，中間厚度為50 mm，坡度為3%，長度寬度與墊層一致，形成整體道口板與有碴道床間的剛柔過渡段。施工后一周內需按照要求對試驗段干硬性水泥砂漿層進行灑水養護。此外，還需加強檢查維護(檢查有無空吊和復擰扣件)，如有沉降造成空吊，雙拼木枕與鐵墊板之間應及時加膠墊進行調整。

為檢測施工前后試驗段的沉降量，以滿足后期列車行駛需求，在整體道口兩側共設置8個測量校核點，每側4個，沿線路方向對稱分布，分4個檢測時刻點進行檢測。各測點分布如圖2所示，不同時期的軌面標高如表1所示。

圖2 校核點分布示意圖

表1 不同時期軌面標高測量情況

測點施工結束時軌面標高5km/h壓道后軌面標高施工后24h軌面標高施工后一周軌面標高1#19 91319 90719 91619 9162#19 91919 91119 92019 9203#19 91119 90219 91319 9174#19 91319 90319 91419 9155#19 93519 92519 93019 9316#19 93619 92519 93019 9307#19 93219 92019 92719 9288#19 93019 92019 92519 925

根據4個階段8個測點軌面標高測量數據可知，在施工后24 h至施工后一周這段時間內，8個測點的軌面標高基本無變化，表明1∶2干硬性水泥砂漿在24 h后強度基本趨于沉穩。線路開通后單機5 km/h壓道后，8個測點的軌面標高基本下降6～12 mm，當天下午加墊后，道口西側1#～4#測點軌面標高較施工結束時無基本變化，說明壓道后24 h，1#～4#測點加6 mm膠墊是合適的。而道口東側5#～8#測點軌面標高較施工結束時普遍低5 mm，說明5#～8#測點加8 mm膠墊不足，需要增墊。施工一周后，現場數據觀測表明雙木枕無空吊現象。

3 整改前后效果對比

對潘謝礦區田集電廠專用線K1+402 m整體道口兩側整治改造前后進行對比。從圖3中可明顯看出改造前整體道口板側面的道床被煤渣、泥塊等拋灑物嚴重污染，道床不潔，排水不暢，給線路養護帶來極大困難，此外，道口輪緣槽因長期積累煤泥混合物，軌道扣件和膠墊極易遭到腐蝕破壞，嚴重影響鐵路行車安全。圖4為整體道口板側面整治改造施工后半個月且下過大雨后的現場，道口面拋灑物流入木枕盒后流向線路兩側，不再向石碴道床發展，道口輪緣槽內污水能順利排出道木枕頭外側，道床整潔，無積水積淤現象。

圖3 整體道口單側改造前

圖4 整體道口單側改造后

該整治方案的實施，一方面解決了道口兩側過渡段有碴道床容易臟污的問題，便于后期維護人員清理路面拋灑物，節約了大量的人力工時和線路材料消耗。另一方面解決了道口兩側過渡段混凝土軌枕容易空吊的問題，能夠有效消除鋼軌折斷的隱患，確保道口處列車通行安全，增加安全效益。此外，該方案還增加了整體道口板與有碴道床間的剛柔過渡段，極大改善線路道床彈性，便于線路日常養護維修，節約人力線路養護投入量和膠墊等線路材料的消耗。

4 結 語

本次整改方案將整體道口板兩側過渡段的各3根既有水泥混凝土軌枕替換為每側各2組的雙拼木橋枕，同時在雙拼木橋枕枕底與已夯實的道床之間灌注1∶2的干硬性水泥砂漿做墊層，利用木橋枕與干硬性水泥砂漿墊層的組合彈性介于混凝土整體道口板與有碴道床之間，形成有效的剛柔過渡段，且將木橋枕直接置于干硬性水泥砂漿基面上，一方面可以使木橋枕完全緊貼于砂漿表面，另一方面所使用的1∶2干硬性水泥砂漿在施工前已經拌合成“手握成團，落地開花”的狀態，可快速結束施工，減少對列車運行的影響，縮短了施工時間，增加了列車快速周轉的效益。此外，道口兩側各2組雙拼木橋枕相當于起到了“隔離帶”的作用，道口拋灑物流入木枕盒流出道床，不再流向石碴道床。

通過后期的現場觀察測量均表明該整治方案達到了預期效果，取得較好的經濟效益，有效保證礦區鐵路運輸的安全生產，對同類型的鐵路道口整改也具有一定的借鑒價值，值得進一步推廣運用。

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