既有线路道床病害综合整治技术、设备与施工组织的实践研究

范明明、许健、王东光、毛景新、李智博

（内蒙古中电物流路港有限责任公司赤峰铁路分公司，内蒙古 赤峰024000）

0 引言

道床病害是道床在长时间投入使用后，随列车荷载反复作用，碎石道床产生的非正常变形，主要包括道床变形、道床脏污、道碴粉化、道碴坍塌、道床翻浆及道床板结等。赤大白线路为单线有砟轨道，运输量大，道床病害不仅干扰线路正常运行，还影响道床承受力和弹性。本次施工的赤大白线路某段长约150m，位于路堑内，路堑外为草原生态。该位置道床板结较为严重，基础为风化岩山体和少量黄土，排水设施排水不畅，需要重新砌筑排水沟，换填道床，降低标高后进行捣固清筛等综合整治。因受限于复杂的地形，大型施工机械无法进入作业地点，人工作业效率低下，也无法有效进行综合整治。赤大白铁路公司坚持创新驱动，加快智慧铁路建设步伐，积极研究采用新技术、新设备进行线路养护，并在新技术、新设备应用中，探究并实践总结了一套较为科学高效的施工方法、施工组织，提高病害整治效率和质量，为赤大白线路创造更高的经济效益，提供强有力的支持与保障。

1 病害整治设备及工艺

GCY-300ⅡDX型多功能作业车集清筛、挖掘、捣固、破碎等功能于一身，通过快换接口安装不同的作业终端，完成枕木更换、扒砟作业、路基开槽、侵限树枝切割等作业任务，也可兼作牵引车辆。病害整治作业核心是GCY-300ⅡDX型多功能作业车，物料运输车、轨道平车配合；关键是通过对工艺技术要点的控制和施工方法的合理组织，充分利用GCY-300ⅡDX作业车的多种作业功能完成病害整治作业[1]。

1.1 施工设备

GCY-300ⅡDX型多功能作业车最高运行速度120km/h,采用潍柴动力WP12.480型电喷水冷发动机(功率353kW)，排放达到了国Ⅲ标准。采用液力传动，实现无级变速。配备两个液压泵，可为机械臂与配套作业装置提供足够强大的动力。车上还配备有液压与电动接口，可连接液压与电动工具或设备进行作业。机械臂终端作业装置有合金挖掘链、合金捣镐捣固装置、多功能铲斗、轨枕更换装置等，机械臂上共有三路液压接口，通过机械、液压快换接头与作业装置进行连接，单个作业装置连接仅需3～5min；9尺石砟扒链采用侧切式挖掘，用于道床道砟清理，可选择不同的作业速度；挖斗装置设滤网，可完成石砟、污土的筛分作业；轨枕更换装置主要用于轨枕的抓取、搬运、安装工作，能适应多种型号的轨枕夹持作业；捣固装置设有四个捣镐，能完成道床换填后的捣固作业；利用轨道车牵引平板车、物料运输车及时补充或清出道砟(见表1)。

表1 投入的主要施工设备表

1.2 施工工艺方法

根据工程实际情况，将本工程划分4个阶段：

第一阶段,排水沟开挖，同时为清筛换填作业提供弃土槽。挖掘出的块石用来砌筑排水沟，弃土和碎石由平板车运送至路肩宽度不足的高路堤地段，用来帮宽路肩宽。第二阶段,道床清筛和基础换填，基底排出的弃土整平后作为路肩。第三阶段,线路捣固作业，作业前需进行道砟预卸并装袋作为垫砟使用。第四阶段,排水沟砌筑，砌筑方案为浆砌片石，砌筑材料使用换填开挖出的符合要求的山体块石。

施工过程中需要进行的开挖、清筛、破碎、捣固等作业全部由GCY-300ⅡDX型多功能作业车完成，人工负责清筛作业期间障碍石的清理和卸砟前的垫砟运输。

开挖水沟产生的碎石弃土使用轨道平板车进行运输，卸土地点选择区间内路肩不足的高路堤地段，可用渗水性较好的碎石弃土帮宽路肩。如附近无对碎石弃土再利用的场所或废料渗水性不达标，则将废料卸至路基边坡或专用弃土场。为不影响施工效率，卸料地点距离施工地点的往返路程用时为30min。施工过程各阶段应注意按表2中的技术要点卡控[2]。

表2 关键技术要点

1.3 施工组织

根据本工程施工特点、现场施工条件和施工总体计划；各施工队劳动力组织实行弹性编制，动态管理，投入轨道车司机、多功能车操作人员、测量工、汽车司机、普工等工种人员。施工人员根据阶段工期安排及各工程项目开工先后次序分批组织进场，施工过程中，采取用工弹性制度，根据工程的进展进行合理安排劳力。

2 质量效益及优势

2.1 质量效益

本次作业内容涵盖线路道床清筛、基础换填、接头轨枕抽换等多项难点工程。清筛换填深度为枕下40cm,风化岩石层全部破除移出更换为石砟道床，作业后道床、基础弹性良好，沉降量小，排水畅通。捣固作业捣固深度为30～40cm，夹持时间为3～4s，捣固宽度为8面宽度400mm以上[3]。

2.2 施工周期优势

施工封锁时间与施工周期大量缩短，本次施工周期人工和机械共计使用20个工日，单机单日（6h）清筛道床72m3（长度50m）、换填基础30m3、土方清运40m3、线路捣固150m。使用传统人工作业，按定额计算至少需要114个理论工日，（实际施工作业时，因为清筛施工劳动强度大，人员不具备连日作业的能力，施工周期会高于定额计算的周期）。本次施人工和机械仅使用20个工日，施工作业效率相比较人工作业提升82%。

2.3 设备综合优势

本次施工采用多功能作业车施工相比较采用大型养路机械设备的优势主要体现在设备使用成本的优势和综合作业的优势。

2.3.1 施工成本优势

本次施工地段病害整治需要抽换枕木、钢轨，换填道床，清筛、捣固等多种作业，如单独采用清筛机、捣固车等大型养路机械，设备使用、维保成本及机组人员配备成本远超过多功能作业车的使用成本。通常清筛机的租赁费用为35万/km，大型捣固机为1.5万/km/组道岔，采用日租的方式则价格更高。多功能作业车每日租赁费用为5万元[4]。

2.3.2 设备作业效率优势

清筛机开槽、连接挖掘链的准备时间较长，不能充分发挥作业效率；另外,本次作业区段枕下石砟中大型岩石较多，大型清筛机挖掘链宽度较宽（约260mm），如遇人力无法挖出和移动的石块，且起道量不足以让挖掘链越过石块，则只能拆除挖掘链，越过大石块重新开槽、连接挖掘链（至少60min）再进行作业，对于天窗时间浪费较大，有延点风险。本次使用的多功能作业车侧切式挖掘链宽度为135mm，起道使挖掘链越过石块的起到量远小于清筛机260mm挖掘链，或直接使用侧切方式转出链条，越过大石块从下一个作业面切入迂回对大石块周边进行挖掘作业，并通过施工组织配合作业，极大地提高了作业机动性，节省了天窗时间。

2.4 与人工作业的对比

在传统工务局部维护作业中，人工作业仍然是目前的主要施工方式。本施工使用传统人工作业，按定额计算至少需要114个理论工日，但复杂的施工组织、人员和维护物料运输、较低的施工效率和人员素质参差不齐导致施工质量低于机械作业；风、沙、雨、雪、尘、等恶劣的施工环境和复杂工况，人员伤病等问题都极大地限制了人工作业的安全性、可靠性、持续高效性和企业经济效益。人工投入少，人工成本下降61%。全过程机械化施工有助于提高施工后的设备稳定性，能更好地满足既有线养护维修要求。

3 结语

相关数据显示用工老龄化已经是不可逆转的发展趋势，已经直接影响到铁路工务作业在内的各行业劳动用工；此外，中国目前已经进入多元化社会，就业方式、岗位和社会思维转变，愿意从事工务作业的劳动人员越来越少。采用机械化、智能化铁路施工作业方式是未来发展的趋势，结合线路情况，通过新设备、新工法的探索研究、应用实践，保障铁路维修养护作业做到提质增效。