礦區(qū)鐵路整體道口兩側(cè)過(guò)渡段整治方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

方張平，李 奇

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

0 前 言

礦區(qū)鐵路沿礦區(qū)分布，并與國(guó)家鐵路接軌，主要承擔(dān)礦產(chǎn)品外運(yùn)和礦區(qū)內(nèi)部運(yùn)輸任務(wù)，是我國(guó)鐵路貨運(yùn)的重要組成部分。安徽皖江物流淮南鐵路運(yùn)輸分公司長(zhǎng)期承擔(dān)淮南礦業(yè)集團(tuán)煤炭運(yùn)輸任務(wù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)2018年全年運(yùn)輸煤炭量高達(dá)近4 200萬(wàn)t?；茨系V區(qū)鐵路大多建于20世紀(jì)80、90年代初，由于受當(dāng)時(shí)鐵路等級(jí)、列車載重、建設(shè)經(jīng)費(fèi)和公路交通量等多方面制約，鐵路穿越城鎮(zhèn)道路時(shí)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(yè)集團(tuán)煤炭吞吐量逐年上升，目前運(yùn)量達(dá)到建成初期的幾十倍以上，為了提高運(yùn)輸效率滿足運(yùn)輸需要，機(jī)車換型頻率、運(yùn)輸列車數(shù)量及速度均不斷增加，對(duì)鐵路道口各項(xiàng)設(shè)施均提出了更嚴(yán)格的要求。2012年開始淮南鐵運(yùn)分公司對(duì)礦區(qū)鐵路沿線多處樞紐道口進(jìn)行升級(jí)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(wěn)定性強(qiáng)、剛度大、不易位移等優(yōu)勢(shì)，極大延長(zhǎng)了道口維修周期，且一定程度上減緩了車輛對(duì)道口的破壞，但由于過(guò)往列車和機(jī)動(dòng)車輛通行密度大，行駛過(guò)程中易將煤渣、泥塊等拋灑物灑落在道口及道口兩側(cè)。這些拋灑物在風(fēng)吹和雨水沖刷作用下，順著道口輪緣槽沖入道口兩側(cè)，使緊挨道口的幾檔鐵路線路道床不潔，再加上工務(wù)部門搗固線路石碴時(shí)產(chǎn)生的石碴粉末，這些粉狀混合物在雨水和列車反復(fù)沖擊荷載作用下，久而久之凝結(jié)成一個(gè)整體，造成道床板結(jié)硬化，大大降低軌道的彈性，不但堵塞道床排水通道，導(dǎo)致道床排水不暢，還會(huì)因車輪對(duì)軌道的受力不均，在道床內(nèi)部局部真空的情況下，產(chǎn)生抽吸作用，粉狀混合物在雨水作用下形成的泥漿會(huì)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(yǎng)護(hù)帶來(lái)極大困難。此外，當(dāng)列車通過(guò)礦區(qū)鐵路道口時(shí)，由于水泥混凝土整體道口板穩(wěn)定性好、剛度大，而道口兩側(cè)鐵路線路空吊嚴(yán)重，使得過(guò)車時(shí)受力不均衡，鋼軌極易折斷，存在重大安全隱患，對(duì)礦區(qū)鐵路運(yùn)輸交通安全和人身安全造成巨大威脅，阻礙礦區(qū)鐵路的建設(shè)和發(fā)展，故迫切需要整治。

1 整治方案設(shè)計(jì)方法

為解決整體道口兩側(cè)過(guò)渡段道床板結(jié)硬化、地表排水不暢，線路易出現(xiàn)空吊等問題，并有效杜絕整體道口板兩側(cè)發(fā)生斷軌的可能，曾采用道床換填、開挖排水溝等方式進(jìn)行處理，但耗費(fèi)工時(shí)較多，且處理效果欠佳。

通過(guò)查閱相關(guān)資料并結(jié)合過(guò)往工程經(jīng)驗(yàn)可知，雙拼木枕可用于鋼桁架梁與水泥混凝土簡(jiǎn)支梁搭接處，形成剛?cè)徇^(guò)渡段，能有效防止斷軌[1-2]?，F(xiàn)將整體道口板兩側(cè)各3根既有水泥混凝土軌枕抽取，替換為每側(cè)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(jìn)行一次防腐，煤焦油、氟化鈉和麻刀進(jìn)行膩縫處理，以提高木枕強(qiáng)度[3-4]。同時(shí)將整治范圍內(nèi)既有道床開挖至設(shè)計(jì)高度并進(jìn)行夯實(shí)，如翻漿冒泥嚴(yán)重可采取換填新道碴進(jìn)行夯填，然后在雙拼木枕枕底與已夯實(shí)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(cè)過(guò)渡段整治方案設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 整治方案設(shè)計(jì)圖

2 整治方案試驗(yàn)段施工與校核

以淮南礦區(qū)鐵路任一道口做試驗(yàn)段，抽出道口兩側(cè)各3根混凝土軌枕后，采用機(jī)械開挖，挖至設(shè)計(jì)高度后平整、夯實(shí)，必要時(shí)可進(jìn)行換填。道口板兩側(cè)各2 m處使用4臺(tái)起道機(jī)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(jī)械適當(dāng)進(jìn)行夯拍。在道口兩側(cè)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(guò)程中鐵墊板與木枕間暫時(shí)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(zhǔn)向兩側(cè)泛水，中間厚度為50 mm，坡度為3%，長(zhǎng)度寬度與墊層一致，形成整體道口板與有碴道床間的剛?cè)徇^(guò)渡段。施工后一周內(nèi)需按照要求對(duì)試驗(yàn)段干硬性水泥砂漿層進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。此外，還需加強(qiáng)檢查維護(hù)(檢查有無(wú)空吊和復(fù)擰扣件)，如有沉降造成空吊，雙拼木枕與鐵墊板之間應(yīng)及時(shí)加膠墊進(jìn)行調(diào)整。

為檢測(cè)施工前后試驗(yàn)段的沉降量，以滿足后期列車行駛需求，在整體道口兩側(cè)共設(shè)置8個(gè)測(cè)量校核點(diǎn)，每側(cè)4個(gè)，沿線路方向?qū)ΨQ分布，分4個(gè)檢測(cè)時(shí)刻點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。各測(cè)點(diǎn)分布如圖2所示，不同時(shí)期的軌面標(biāo)高如表1所示。

圖2 校核點(diǎn)分布示意圖

表1 不同時(shí)期軌面標(biāo)高測(cè)量情況

測(cè)點(diǎn)施工結(jié)束時(shí)軌面標(biāo)高5km/h壓道后軌面標(biāo)高施工后24h軌面標(biāo)高施工后一周軌面標(biāo)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(jù)4個(gè)階段8個(gè)測(cè)點(diǎn)軌面標(biāo)高測(cè)量數(shù)據(jù)可知，在施工后24 h至施工后一周這段時(shí)間內(nèi)，8個(gè)測(cè)點(diǎn)的軌面標(biāo)高基本無(wú)變化，表明1∶2干硬性水泥砂漿在24 h后強(qiáng)度基本趨于沉穩(wěn)。線路開通后單機(jī)5 km/h壓道后，8個(gè)測(cè)點(diǎn)的軌面標(biāo)高基本下降6～12 mm，當(dāng)天下午加墊后，道口西側(cè)1#～4#測(cè)點(diǎn)軌面標(biāo)高較施工結(jié)束時(shí)無(wú)基本變化，說(shuō)明壓道后24 h，1#～4#測(cè)點(diǎn)加6 mm膠墊是合適的。而道口東側(cè)5#～8#測(cè)點(diǎn)軌面標(biāo)高較施工結(jié)束時(shí)普遍低5 mm，說(shuō)明5#～8#測(cè)點(diǎn)加8 mm膠墊不足，需要增墊。施工一周后，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)觀測(cè)表明雙木枕無(wú)空吊現(xiàn)象。

3 整改前后效果對(duì)比

對(duì)潘謝礦區(qū)田集電廠專用線K1+402 m整體道口兩側(cè)整治改造前后進(jìn)行對(duì)比。從圖3中可明顯看出改造前整體道口板側(cè)面的道床被煤渣、泥塊等拋灑物嚴(yán)重污染，道床不潔，排水不暢，給線路養(yǎng)護(hù)帶來(lái)極大困難，此外，道口輪緣槽因長(zhǎng)期積累煤泥混合物，軌道扣件和膠墊極易遭到腐蝕破壞，嚴(yán)重影響鐵路行車安全。圖4為整體道口板側(cè)面整治改造施工后半個(gè)月且下過(guò)大雨后的現(xiàn)場(chǎng)，道口面拋灑物流入木枕盒后流向線路兩側(cè)，不再向石碴道床發(fā)展，道口輪緣槽內(nèi)污水能順利排出道木枕頭外側(cè)，道床整潔，無(wú)積水積淤現(xiàn)象。

圖3 整體道口單側(cè)改造前

圖4 整體道口單側(cè)改造后

該整治方案的實(shí)施，一方面解決了道口兩側(cè)過(guò)渡段有碴道床容易臟污的問題，便于后期維護(hù)人員清理路面拋灑物，節(jié)約了大量的人力工時(shí)和線路材料消耗。另一方面解決了道口兩側(cè)過(guò)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?cè)徇^(guò)渡段，極大改善線路道床彈性，便于線路日常養(yǎng)護(hù)維修，節(jié)約人力線路養(yǎng)護(hù)投入量和膠墊等線路材料的消耗。

4 結(jié) 語(yǔ)

本次整改方案將整體道口板兩側(cè)過(guò)渡段的各3根既有水泥混凝土軌枕替換為每側(cè)各2組的雙拼木橋枕，同時(shí)在雙拼木橋枕枕底與已夯實(shí)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?cè)徇^(guò)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(jīng)拌合成“手握成團(tuán)，落地開花”的狀態(tài)，可快速結(jié)束施工，減少對(duì)列車運(yùn)行的影響，縮短了施工時(shí)間，增加了列車快速周轉(zhuǎn)的效益。此外，道口兩側(cè)各2組雙拼木橋枕相當(dāng)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(guò)后期的現(xiàn)場(chǎng)觀察測(cè)量均表明該整治方案達(dá)到了預(yù)期效果，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，有效保證礦區(qū)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩a(chǎn)，對(duì)同類型的鐵路道口整改也具有一定的借鑒價(jià)值，值得進(jìn)一步推廣運(yùn)用。

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