采用路基处理车整治铁路路基病害的研究

朱 雷 上海铁路局工务处

采用路基处理车整治铁路路基病害的研究

朱 雷 上海铁路局工务处

铁路路基作为铁路的基础，对行车安全稳定起着至关重要的作用。但铁路路基翻浆冒泥、下沉外挤等病害日趋严重，直接影响了铁路的正常运营。目前我局铁路路基病害整治基本依靠人力，并受施工天窗等限制,作业难度越来越大，且质量较难保证。通过对路基处理车作业原理和施工过程的研究，探索引入路基处理机械化作业车，改善既有铁路路基病害整治困难的现状，提高路基病害整治的施工能力，达到预期的整治效果。

路基处理车；铁路路基病害；整治技术

铁路路基承载着从道床传递下来的列车荷载，是铁路运营的基础。随着铁路高速重载技术的发展，线路行车密度加大，铁路路基负荷发生了较大的变化，路基内应力水平、分布状态和作用方式发生了显著变化，而因原有的填料、结构设计技术标准低和施工质量等问题，在水和列车动力荷载等外部因素作用下，使路基病害大量出现，已成为铁路路基的顽疾，加大了铁路日常养护维修工作量的同时，严重影响了铁路的安全正常运营。传统情形中的路基病害整治，单纯依靠人力，没能采纳特有的整治机械，在这样的态势下，很难达到预定的整治质量。路基处理车特有的新颖技术，延展了整治范围，包括运行地段内的翻浆冒泥、外挤态势下的路基扭曲、路基下陷及气温偏冷时段的路基冻害。路基处理车固有的结构轻巧，依循设定好的作业流程，可以凸显出机械化作业在路基病害整治过程中的新成效。

1 我局管内路基病害现状及存在问题

上海局管内管辖范围较广，路基设备复杂，沿海铁路、山区铁路、大型站场编组场较多，部分铁路原设计校准较低，路基填料及施工质量较差，在长期运营及提速过程中，路基翻浆冒泥、下沉外挤等病害日趋严重。根据2014年路基秋检统计，上海局管内路基总长度14768.31km，其中路基翻浆冒泥等病害长度约为468.85 km，且呈逐年发展的趋势。

上海局每年均投入大量资金对重点病害进行整治，但仍存在大量问题：路基病害整治基本靠人力，机械化程度低，受施工天窗及作业场地限制，人工开挖很难达到预设厚度，一般只能换填25cm左右中粗砂，且很难做好排水顺坡，回填夯实难度大。作业过程中效率较低，随着人力成本越来越高，整治费用也越来越大，且处理效果一般，并存在较大施工安全风险。所以面对路基病害的严峻形式，急需探索更安全、有效、省力的处理办法。

2 路基处理车及其整治病害的原理

2.1 路基处理车及其作业条件

路基处理车是专门用于整治铁路路基病害的超大型施工机械，由某规格下的动力车、构架之内的回收车、有着驱动特性的装置、液压体系及关联的回收车、有着挖掘特性的车体、预定的制动系统等组成。作业流程内，车体一侧衔接着运送过来的新物料，被看成特有的输送车；另一侧设置装载废物必备的输送车。路基处理车，全长超出106m，预定的最大宽度超出3160mm，车体固有的重量420t。

路基处理车作为铁路既有线路路基面病害整治的专用设备，其高度和宽度符合铁路机车车辆限界标准，作业状态不侵入临线限界。适应于50、60、75（kg/ m）钢轨、木枕或混凝土轨枕、碎石道床、单线或线间距4.0 m及以上的复线或多线区段进行路基面病害整治工作。除此以外，偏长的路堑、偏高的路堤及较繁忙地段，都不适宜人工操作，采用路基处理车能更好的完成整治任务。道碴挖掘链挖掘的最大宽度4.0 m，最大深度（从轨面算起）1.0 m；路基挖掘链挖掘的最大宽度(无级调整)4.5～6.6（mm），最大深度（从轨面算起）1.2 m（路基处理车见图1）。

图1 路基处理车

2.2 路基处理车整治路基病害的原理及流程

路基处理车被运送至预设的工作位，把起点方位的钢轨断开；前方地段内的钢轨，经由起道必备的钳子抬起。道碴挖掘链及路基挖掘链都要经由切口，放至钢轨下侧；断开钢轨的接头，用预备好的夹板连接。道碴挖掘链，挖出枕木下陈旧脏污的道碴，挖掘得出来的旧道碴，运送至场地内的输送机，继而输送至锥式架构下的粉碎机，处理后作为路基面保

护层物料。为保护这样的粉碎机，要把磁力特性的金属分离机，安设在机械架构之前，可以除掉夹杂着的金属物件。

旧道碴经由碎裂以后，可作为路基面特有的保护垫层物料（简称PSS物料）再次利用。这样处理好的PSS物料，经由输送机运送至场地固有的混合器，与车体后方准备好的添加物料，如碎石、砂等，混合成新的PSS物料。与此同时，路基挖掘链把路基面上的污浊土体予以开挖，运送至预备好的输送车内，然后运送至指定地点堆弃。路基挖掘链挖掘出废弃污土后，刮平路基面，并铺设一层土工布，然后将混合好的PSS物料，通过可回转的分配输送机输送并均匀摊铺到路基面上，由推土装置刮平，并用路基夯实机夯实。每次作业可铺设混合好的PSS物料最大厚度为500 mm。

路基处理车的作业流程为：机车牵引着路基处理车到达预定的施工地点→路基处理车切入→挖掘脏污道床及路基面污土→铺设土工布及路基面保护层物料并夯实→路基处理车切出→机车牵引道碴车卸碴→整修恢复路线→车辆连挂→路基处理车返回车站→线路巡养→焊接修复无缝的线路→翻修路肩。

3 采用路基处理车整治铁路路基病害施工

以上海局管内某段路基翻浆冒泥病害为例，使用路基处理车对这一区段的基床病害进行了处理，线路为直线段，计划封锁时间360 min，目标为完成路基宽度4.5～6.6（m）、处理深度1.2 m以及基床的夯拍宽度4.0～6.0（m）范围内的整治作业。

3.1 施工前准备

在施工地段就近车站，设立路基处理车存留基地，并存放准备好的PSS物料及道碴车。无缝线路区段较长时，可提前更换为25 m定尺钢轨普通线路，减少施工过程中钢轨的切割和焊接，减少焊接接头对铁路安全的隐患。同时，为了减少路基处理车施工中道床挖掘链挖掘道碴的工作量，提高道床挖掘效率，可在路基处理车施工前慢行线路,采用人工预挖道床边坡。

3.2 路基处理车处理病害

根据施工地段的实际情况和天窗点安排，计划作业量安排150～160（m）较为合理。施工点下达后，立即办理封锁，路基处理车运行至工地，计划15 min；断开钢轨，切入道碴和路基挖掘链，并将钢轨接头用夹板联接起来，计划70 min；路基处理车挖掘脏污道碴及松软污土，铺设土工布及PSS物料，计划140 min；切出挖掘链，计划40 min；卸一级道碴捣固及恢复线路，计划75 min；路基处理车连挂及返回车站，养护恢复既有线路几何状态，慢行开通线路，计划20 min。封锁点结束后，利用其他点焊接无缝线路，并对路肩检查整修，做好排水顺坡。

相对曲线地段，应适量减少计划作业量，安排120～125（m）较为合理，施工工序与直线地段相同，路基处理车基本作业时间缩短20 min，卸道碴捣固及恢复线路时间延长20 min，更好的加固线路，确保线路开通安全。

3.3 铺设土工布

路基面铺设土工布时，可用预备好的绳索，挂住土工布，正常挖掘作业的同时，跟进铺设土工布，提高了点内作业效率，节约时间。

3.4 垫碴回填及废物抛弃

路基处理车切出后，正常回填道碴捣固恢复线路，经由多次捣固，才可达到开通线路条件。采用每根枕木底侧垫270 mm左右的道碴袋，可以减少抬道量，节省捣固时间，提前达到开通条件。废弃污土尽可能就近丢弃，若没有条件，可运至附近路堤两侧丢弃，整理至坡脚也可起到加固路堤作用，节省点内运送时间。

4 路基处理车整治路基病害优点及效果

4.1 路基处理车作业优点

（1）旧的道碴破碎后可以回收利用，比人工作业方法节约新材料50%左右。

（2）不需要拆除线路，在既有线路上作业对空间要求较低。

（3）可铺设各种厚度的保护垫层(最大厚度达50 cm)，比人工开挖处理深度深一倍以上，处理更彻底。

（4）路基面用机械开挖并夯实和整平，回填物料均匀性及密实度更好，大大提高了基床质量及承载力。

（5）采用机械作业效率高，更好的利用了施工封锁点，节约大量人工，降低了施工难度。

（6）可同时加铺土工布，效果更好。

4.2 路基处理车作业效果

（1）能彻底挖除道床脏污的道碴和路基面软化污土、风化物及液化泥浆。

（2）能解决人工处理深度不足、路基填筑密度和强度不够等问题，回填的PSS物料材质均匀，机械夯拍更密实，基床具有足够的强度和承载力。

（3）整治后线路整体的防排水性能较为完善。道床换铺新碴具有良好的排水性，路肩设置2%的排水坡，能很好地排除地表水，铺设的土工布能阻隔地下水上涌，病害整治能达到很好的效果。

5 结束语

路基处理车作为新型的大型养路机械，能较彻底的挖除脏污道碴及病害基床,可以有效回收既有资源，降低路基处理成本，平整路基面，铺设土工布及PSS物料并夯实，提高了基床承载力，高效率高质量的解决路基病害。同时，又对施工提出了更高的要求，需在今后的实践过程中不断的总结探索，明辨设备潜藏着的缺陷及施工天窗特有的效率干扰等，合理安排施工计划，促进路基处理车整治质量的逐渐提升，发挥预期的处理性能。上海局近年已经计划，在金千线或其他路基病害严重区段，引入路基处理车整治路基病害，通过实践总结经验，证明其可行性、优越性，并在今后路基大修中逐步投入使用。随着铁路的快速发展，传统的人力化作业将逐步被淘汰，大型机械化作业是铁路未来的大势所趋。路基处理车以其人工无法比拟的作业质量和效率，必将成为铁路路基病害整治科学有效的作业手段，成为对整治铁路路基病害具有划时代意义的机械化施工模式。

责任编辑：万宝安 龚佩毅

来稿日期：2015-01-07