挖掘機(jī)在鐵路既有線基床換填施工中的運用

何為

摘要：鐵路既有線基床病害整治傳統(tǒng)方式是采用人工換填，人工整治施工工藝與近年來鐵路提速、重載技術(shù)的發(fā)展和“天窗” 修要求已不相適應(yīng)，提高機(jī)械化施工程度勢在必行。本文介紹采用軌排“揭蓋式”運用挖掘機(jī)快速換填病害基床的施工方法，突破了廣鐵（集團(tuán)）公司在繁忙正線上傳統(tǒng)的施工方法，成功的解決了自運營以來的頑癥，對鐵路既有線基床病害整治施工具有一定借鑒價值。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；基床；換填

1.前言

鐵路路基承受從道床傳遞下來的列車荷載，減緩列車動應(yīng)力，并將列車荷載和部分動應(yīng)力傳遞給路基，路基需要保持一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及幾何狀態(tài)，及時將地表降水排出路基本體范圍，以保持路基本體干燥。部分路基因土質(zhì)和排水不良形成翻漿冒泥、下沉和外擠變形等基床病害，從很大程度上弱化了路基的功能，甚至威脅到列車運營安全，必須及時組織整治，才能確保列車安全運行。特別是近年來隨著我國鐵路重載技術(shù)的發(fā)展，行車密度、軸重和運量的增大，鐵路路基負(fù)荷發(fā)生了較大的變化，新的路基基床病害大量出現(xiàn)，鐵路既有線路基病害整治的任務(wù)非常艱巨，如何安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成病害基床整治是工務(wù)部門面臨的重要課題。

2.基床病害現(xiàn)狀

廣鐵（集團(tuán)）公司張家界工務(wù)段管內(nèi)焦柳線下行K798+451～K848+300多段路基基床為粘性膨脹土，細(xì)顆粒含量高，比表面積大，親水性強(qiáng)，與水結(jié)合后不易失水，使路基軟化，喪失承載力。自1998年開通運營以來，在列車荷載反復(fù)作用下，路基下沉外擠趨向嚴(yán)重，該病害突出的問題一直困擾著工務(wù)部門，運營安全壓力巨大。例：焦柳下行線K814+360～+460路基病害地段位于復(fù)線繞行地段右側(cè)線間距10m，線路左側(cè)有寬8～12m土質(zhì)平地，粘性膨脹土，在R=800m曲線圓曲線及緩和曲線上，線路坡度2.8‰、5.5‰。該段線路最近一次整治是在2013年4月廣鐵（集團(tuán)）公司組織RM80清篩機(jī)對道床進(jìn)行全面換碴并鋪設(shè)橡膠合成纖維土工布進(jìn)行封閉施工。因道床換填深度只有0.4m，對基床病害整治不徹底，效果不佳，至2014年4月該段線路由于積水，其表層土泡成軟塑狀態(tài)的稠泥，整個路基面呈泥碴混合體，基床下沉病害十分突出，直接影響到軌道的穩(wěn)定，軌道幾何尺寸難以保持，經(jīng)常造成列車晃車。特別是雨季線路道床泥水化，嚴(yán)重威脅到行車安全，亟待徹底整治。

3 整治方案比選

3.1目前有碴軌道基床病害整治的施工工藝

3.1.1扣軌架空線路人工鋪砂墊層、土工纖維布、橡膠合成纖維土工布、土工格室、換填土等。

3.1.2運用RM80清篩車對道道全面換碴同步鋪設(shè)橡膠合成纖維土工布進(jìn)行封閉。

3.1.3采用路基處理車整治。

3.1.4路基注漿加固整治。

3.2各施工工藝缺點

3.2.1我國傳統(tǒng)的鐵路路基病害整治基本靠人力，架空軌排利用人工開挖道床和路基，存在施工費時長、使用勞力多、機(jī)械化程度低，作業(yè)質(zhì)量和安全較難保證；受施工天窗及作業(yè)場地限制，基床處理的深度有限，一般只能對基床換填0.3m左右；作業(yè)效率較低，人力成本越來越高；施工安全風(fēng)險巨大，對運輸生產(chǎn)干擾大等問題，經(jīng)常達(dá)不到預(yù)期治理效果。

3.2.2結(jié)合RM80清篩車全面換碴并鋪設(shè)橡膠合成纖維土工布封閉層的施工方法，近年來在全路廣泛得到運用，但道床換碴深度一般在0.4m左右，對深層的基床病害整治效果不理想。

3.2.3目前最新研發(fā)的路基處理車整治鐵路路基病害的施工技術(shù)，雖然代表著世界大型養(yǎng)路機(jī)械的最先進(jìn)的施工技術(shù)，但封鎖時間需要6h及以上才能整治100m左右，且每次整治起止點需切割鋼軌，較繁忙的線路基本無法滿足封鎖條件。

3.2.4路基注漿施工，難以控制注漿深度及均勻度，整治質(zhì)量難以保證。

3.3確定整治方案

為保證焦柳下行線K814+360～+460基床翻漿、下沉外擠病害整治施工安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成，經(jīng)比選最終確定整治方案為基床換填施工，采用切割鋼軌、移拉軌排，使用挖掘機(jī)對病害基床進(jìn)行換填并做封閉層徹底進(jìn)行整治，改建路肩。

4.施工組織及施工工藝

4.1技術(shù)條件及標(biāo)準(zhǔn)

4.1.1施工封鎖條件：采用封鎖施工，封鎖時間180min（其中前160min接觸網(wǎng)停電）。施工開通后第1列限速15km/h、第2列限速25 km/h、第3列及以后限45km/h。

4.1.2線路作業(yè)：提前一個封鎖點切割25m軌排采用強(qiáng)力夾具連接派人看守，每天對25m軌排采用人力移至兩線間（線路右側(cè)）及挖機(jī)換填后的拉回作業(yè)，采用一操四小型內(nèi)燃搗固機(jī)對道床搗固密實，校正線路平、縱斷面，恢復(fù)無縫線路結(jié)構(gòu)。

4.1.3路基作業(yè)：采用兩臺挖掘機(jī)換填25m病害基床，換填深度為軌枕下900mm，路基面做成5%的單向排水坡，基頂鋪設(shè)橡膠纖維合成土工布，土工布上鋪設(shè)100mm厚砂墊層；再鋪設(shè)厚150mm土工格室，中間填河沙；土工格室上鋪設(shè)200mm厚河沙；最后回填350mm優(yōu)質(zhì)道碴。道床頂寬3.5米，邊坡坡率1：1.75，碴肩堆高0.15米。清除路肩土層至換填路基面，采用干砌片石恢復(fù)路肩墻。

4.2基床處理作業(yè)及時間節(jié)點

4.2.1封鎖命令下達(dá)后，松開接頭將25m軌排裝上走行輪，整體橫移至兩線間（下行線右側(cè)）軌排架上。需時間30min。

4.2.2用2臺挖掘機(jī)進(jìn)行基床開挖作業(yè)，棄土直接棄到下行線左側(cè)路基邊坡上，開挖達(dá)到設(shè)計深度后，將基底找平并預(yù)留5%橫向排水坡，用夯拍機(jī)夯實基底。需時間60min。

4.2.3分層回填基床，回填順序100mm厚中粗砂并人工整平、鋪設(shè)橡膠纖維合成土工布、100mm厚中粗砂并人工整平、鋪設(shè)150mm土工格室、回填200mm厚面砂，全部回填完成后用夯拍機(jī)夯實。需時間30min。

4.2.4回填道碴至略低于枕底標(biāo)高10cm。需時間30min。

4.2.5將軌排整體拉回?fù)Q填好的道床上，采用強(qiáng)力夾具快速連接龍口，用挖掘機(jī)回填道碴飽滿，根據(jù)測量數(shù)據(jù)校正線路平、從斷面達(dá)滿足開通條件。需時間30min。

4.3落低、改建路肩，暢通排水

4.3.1落低路肩面，清除換填路基面至水溝間土層，做好路基、路肩面的橫向排水坡，填筑滲水土。

4.3.2改建路肩墻，采用干砌片石恢復(fù)路肩墻，暢通排水。

4.4恢復(fù)無縫線路結(jié)構(gòu)

次日天窗點內(nèi)對無縫線路進(jìn)行應(yīng)力放散、焊復(fù)。

5.整治效果

該段2014年6月份組織在焦柳下行線K814+360～+460基床翻漿、下沉外擠病害整治施工中運用運用挖掘機(jī)換填病害基床新方法，將原計劃采用人工換填施工所需15個封鎖“天窗”減少到4個“天窗”，且換填深度和施工質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計要求，真正體現(xiàn)了換填施工的安全、優(yōu)質(zhì)、高效，徹底解決了基床病害頑癥造成的工務(wù)部門設(shè)備養(yǎng)護(hù)困難和列車晃車現(xiàn)象。

6.結(jié)束語

6.1工程實踐證明，運用挖掘機(jī)換填病害基床，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，可以推廣，但受場地限制較大，地形條件允許的情況下，可以開辟場地滿足挖掘機(jī)換填施工條件。

6.2可切割50m或100m鋼軌移排采用多臺挖掘機(jī)平行作業(yè)的施工方法提高作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

6.3場地采限時可考慮縱向移軌排到既有線上施工。

參考文獻(xiàn)

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