既有線路道床病害綜合整治技術、設備與施工組織的實踐研究

范明明、許健、王東光、毛景新、李智博

（內蒙古中電物流路港有限責任公司赤峰鐵路分公司，內蒙古 赤峰024000）

0 引言

道床病害是道床在長時間投入使用后，隨列車荷載反復作用，碎石道床產生的非正常變形，主要包括道床變形、道床臟污、道碴粉化、道碴坍塌、道床翻漿及道床板結等。赤大白線路為單線有砟軌道，運輸量大，道床病害不僅干擾線路正常運行，還影響道床承受力和彈性。本次施工的赤大白線路某段長約150m，位于路塹內，路塹外為草原生態。該位置道床板結較為嚴重，基礎為風化巖山體和少量黃土，排水設施排水不暢，需要重新砌筑排水溝，換填道床，降低標高后進行搗固清篩等綜合整治。因受限于復雜的地形，大型施工機械無法進入作業地點，人工作業效率低下，也無法有效進行綜合整治。赤大白鐵路公司堅持創新驅動，加快智慧鐵路建設步伐，積極研究采用新技術、新設備進行線路養護，并在新技術、新設備應用中，探究并實踐總結了一套較為科學高效的施工方法、施工組織，提高病害整治效率和質量，為赤大白線路創造更高的經濟效益，提供強有力的支持與保障。

1 病害整治設備及工藝

GCY-300ⅡDX型多功能作業車集清篩、挖掘、搗固、破碎等功能于一身，通過快換接口安裝不同的作業終端，完成枕木更換、扒砟作業、路基開槽、侵限樹枝切割等作業任務，也可兼作牽引車輛。病害整治作業核心是GCY-300ⅡDX型多功能作業車，物料運輸車、軌道平車配合；關鍵是通過對工藝技術要點的控制和施工方法的合理組織，充分利用GCY-300ⅡDX作業車的多種作業功能完成病害整治作業[1]。

1.1 施工設備

GCY-300ⅡDX型多功能作業車最高運行速度120km/h,采用濰柴動力WP12.480型電噴水冷發動機(功率353kW)，排放達到了國Ⅲ標準。采用液力傳動，實現無級變速。配備兩個液壓泵，可為機械臂與配套作業裝置提供足夠強大的動力。車上還配備有液壓與電動接口，可連接液壓與電動工具或設備進行作業。機械臂終端作業裝置有合金挖掘鏈、合金搗鎬搗固裝置、多功能鏟斗、軌枕更換裝置等，機械臂上共有三路液壓接口，通過機械、液壓快換接頭與作業裝置進行連接，單個作業裝置連接僅需3～5min；9尺石砟扒鏈采用側切式挖掘，用于道床道砟清理，可選擇不同的作業速度；挖斗裝置設濾網，可完成石砟、污土的篩分作業；軌枕更換裝置主要用于軌枕的抓取、搬運、安裝工作，能適應多種型號的軌枕夾持作業；搗固裝置設有四個搗鎬，能完成道床換填后的搗固作業；利用軌道車牽引平板車、物料運輸車及時補充或清出道砟(見表1)。

表1 投入的主要施工設備表

1.2 施工工藝方法

根據工程實際情況，將本工程劃分4個階段：

第一階段,排水溝開挖，同時為清篩換填作業提供棄土槽。挖掘出的塊石用來砌筑排水溝，棄土和碎石由平板車運送至路肩寬度不足的高路堤地段，用來幫寬路肩寬。第二階段,道床清篩和基礎換填，基底排出的棄土整平后作為路肩。第三階段,線路搗固作業，作業前需進行道砟預卸并裝袋作為墊砟使用。第四階段,排水溝砌筑，砌筑方案為漿砌片石，砌筑材料使用換填開挖出的符合要求的山體塊石。

施工過程中需要進行的開挖、清篩、破碎、搗固等作業全部由GCY-300ⅡDX型多功能作業車完成，人工負責清篩作業期間障礙石的清理和卸砟前的墊砟運輸。

開挖水溝產生的碎石棄土使用軌道平板車進行運輸，卸土地點選擇區間內路肩不足的高路堤地段，可用滲水性較好的碎石棄土幫寬路肩。如附近無對碎石棄土再利用的場所或廢料滲水性不達標，則將廢料卸至路基邊坡或專用棄土場。為不影響施工效率，卸料地點距離施工地點的往返路程用時為30min。施工過程各階段應注意按表2中的技術要點卡控[2]。

表2 關鍵技術要點

1.3 施工組織

根據本工程施工特點、現場施工條件和施工總體計劃；各施工隊勞動力組織實行彈性編制，動態管理，投入軌道車司機、多功能車操作人員、測量工、汽車司機、普工等工種人員。施工人員根據階段工期安排及各工程項目開工先后次序分批組織進場，施工過程中，采取用工彈性制度，根據工程的進展進行合理安排勞力。

2 質量效益及優勢

2.1 質量效益

本次作業內容涵蓋線路道床清篩、基礎換填、接頭軌枕抽換等多項難點工程。清篩換填深度為枕下40cm,風化巖石層全部破除移出更換為石砟道床，作業后道床、基礎彈性良好，沉降量小，排水暢通。搗固作業搗固深度為30～40cm，夾持時間為3～4s，搗固寬度為8面寬度400mm以上[3]。

2.2 施工周期優勢

施工封鎖時間與施工周期大量縮短，本次施工周期人工和機械共計使用20個工日，單機單日（6h）清篩道床72m3（長度50m）、換填基礎30m3、土方清運40m3、線路搗固150m。使用傳統人工作業，按定額計算至少需要114個理論工日，（實際施工作業時，因為清篩施工勞動強度大，人員不具備連日作業的能力，施工周期會高于定額計算的周期）。本次施人工和機械僅使用20個工日，施工作業效率相比較人工作業提升82%。

2.3 設備綜合優勢

本次施工采用多功能作業車施工相比較采用大型養路機械設備的優勢主要體現在設備使用成本的優勢和綜合作業的優勢。

2.3.1 施工成本優勢

本次施工地段病害整治需要抽換枕木、鋼軌，換填道床，清篩、搗固等多種作業，如單獨采用清篩機、搗固車等大型養路機械，設備使用、維保成本及機組人員配備成本遠超過多功能作業車的使用成本。通常清篩機的租賃費用為35萬/km，大型搗固機為1.5萬/km/組道岔，采用日租的方式則價格更高。多功能作業車每日租賃費用為5萬元[4]。

2.3.2 設備作業效率優勢

清篩機開槽、連接挖掘鏈的準備時間較長，不能充分發揮作業效率；另外,本次作業區段枕下石砟中大型巖石較多，大型清篩機挖掘鏈寬度較寬（約260mm），如遇人力無法挖出和移動的石塊，且起道量不足以讓挖掘鏈越過石塊，則只能拆除挖掘鏈，越過大石塊重新開槽、連接挖掘鏈（至少60min）再進行作業，對于天窗時間浪費較大，有延點風險。本次使用的多功能作業車側切式挖掘鏈寬度為135mm，起道使挖掘鏈越過石塊的起到量遠小于清篩機260mm挖掘鏈，或直接使用側切方式轉出鏈條，越過大石塊從下一個作業面切入迂回對大石塊周邊進行挖掘作業，并通過施工組織配合作業，極大地提高了作業機動性，節省了天窗時間。

2.4 與人工作業的對比

在傳統工務局部維護作業中，人工作業仍然是目前的主要施工方式。本施工使用傳統人工作業，按定額計算至少需要114個理論工日，但復雜的施工組織、人員和維護物料運輸、較低的施工效率和人員素質參差不齊導致施工質量低于機械作業；風、沙、雨、雪、塵、等惡劣的施工環境和復雜工況，人員傷病等問題都極大地限制了人工作業的安全性、可靠性、持續高效性和企業經濟效益。人工投入少，人工成本下降61%。全過程機械化施工有助于提高施工后的設備穩定性，能更好地滿足既有線養護維修要求。

3 結語

相關數據顯示用工老齡化已經是不可逆轉的發展趨勢，已經直接影響到鐵路工務作業在內的各行業勞動用工；此外，中國目前已經進入多元化社會，就業方式、崗位和社會思維轉變，愿意從事工務作業的勞動人員越來越少。采用機械化、智能化鐵路施工作業方式是未來發展的趨勢，結合線路情況，通過新設備、新工法的探索研究、應用實踐，保障鐵路維修養護作業做到提質增效。