大机线路捣固质量影响因素分析与对策
大机线路捣固质量影响因素分析与对策
谷权上海铁路局蚌埠工务段
摘要：本文针对影响大机线路捣固质量的各种因素进行分析,在总结历年来捣固施工中存在的各种问题的基础上,提出了具体的对策措施,在实际操作中取得了良好的应用效果,确保了施工安全、正点、高效。
关键词：大机捣固质量分析对策
大提速后既有线有碴线路列车运行速度的提高、车辆轴重增加和列车运行密度的加大，都加剧了线路设备状态的变化速率，缩短了线路设备养护周期；另一方面工务维修人员的减少、“天窗修”点内时间的局限以及点内作业项目的制约都给线路养护提出了新的要求。为快速提升线路设备质量、消除设备病害隐患，确保工务设备质量均衡、安全受控，大型线路捣固车进行的线路综合维修作业，已经成为重要的维修模式，大机作业对提高线路设备质量的作用越来越明显。但是由于多种因素的影响，造成大机施工后的作业质量达不到作业要求，甚至由于几何尺寸偏差超限引起严重晃车，影响着线路整体质量的均衡和提高，对行车安全形成不利影响。
针对“集中修”实行以来的大机线路捣固施工中暴露出来的各种问题，对我段几年来大机线路捣固施工准备和过程控制方面进行分析的基础上，对影响施工质量的各种因素进行了探讨，现就对影响大机线路捣固质量的各种因素进行分析并提出相应的对策措施。
1．影响捣固车作业质量的因素
1.1.道床板结严重
对于线路未按修程修制进行大中修的设备欠帐地段，道床的板结严重影响捣固车的作业质量。按规定镐头下插深度应为镐掌上沿距离枕底15mm，镐头标准高度为70mm，因此捣镐的有效作业范围应为枕下0～85mm。在其85mm以下部位仍为板结区时，相当于减薄了道床厚度，由轨枕传下的列车载荷力虽经扩散，但由于清碴厚度不足,没有得到有效衰减，单位面积承压力仍大于基床承载力，所以捣固后的线路在保持了较短的时间后又会发生不均匀下沉，造成线路的高低、
水平偏差。
1.2.基床松软、翻浆冒泥
一些线路由于基床土质不良或其他一些原因造成道床排水不良，尤其雨中、雨后基床土壤受水的浸泡膨胀软化，基床承载力严重下降，捣固车在这样的软基床地段进行高频、强振捣固作业，不仅起不到提高线路质量的作用，反而会加剧了线路基床的破坏。
1.3.扣件扭力矩不足
线路钢轨大修后或日常养护维修后，因抽垫后没有及时拧紧扣件或螺栓锈死造成扣件松动，使捣固车作业钢轨被夹轨钳提起时，在枕木和钢轨之间形成空吊，捣固后易造成线路高低存在。
1.4.轨距误差
在做线路准备工作时容易忽视轨距的重要性，由于捣固车在方向的整治过程中采用的是“四点法”或“三点法”方向偏差检测方法对单股进行整正，利用轨排整体运动达到方向整治的目的，无法改变轨距偏差，因此大型机械作业后就会把轨距的误差积聚到非基准股上来，形成线路小方向不良,线路开通后车辆蛇行而产生晃车。
1.5.钢轨缺陷的影响。
捣固车在作业中对死弯钢轨、轨面磨耗不均匀，个别钢轨接头塑性变形低扣等钢轨病害也是无能为力的，特别是钢轨硬弯在大机作业前不矫正，不但会影响硬弯处的线路方向，而且由于捣固车的自动拨道功能还会导致基本股硬弯处前后方向不良。
1.6.道床严重缺碴
对于有碴线路而言，道碴是否充足是各项线路养护作业的基础。在利用大机捣固车进行综合维修时，线路中常遇见线路道床严重缺碴，碴肩无堆高，捣固装置插镐位置严重缺碴，甚至枕木头全部外露，有些区段在捣固车作业前虽然也进行了补卸石碴，但未及时匀碴，捣固作业后没有足够的石碴来填充，使得捣固后道床没有足够阻力,线路几何尺寸产生变化，捣固质量难以保持。
1.7.大机捣固施工地段钢轨两侧设施未及时拆除
由于线路轨道上附着安装有工、电、车、通信等部门的桥梁护轨、导线、轴温探测等设备，大机线路捣固时，除工务部门作为施工主体外，还需电务、车辆和通信等部门配合，施工过程中常有工、电、车辆设施未及时或不能全部拆除，捣固车在作业到这些处所时不得不作跳过或进行顺撬处理，不能实行全面无障碍捣固，甚至需要由人工对大机遗留工作量进行手工捣固处理，由于手工捣固与大机捣固质量存在差异，线路开通运行后易出现明显的高低，个别地点线路方向和水平也难以保证。
1.8.捣固起道量对捣固质量的影响
在目前的大机作业中，规定全部采用精确法给定起道量时，基本起道量为25～30mm。实际起道量超过40mm时应分层起道。当选取的设计坡段较长时，对于纵断面较差的线路给定0-40mm的起道量，无法满足改造线路平顺性要求的需要。同时，在某些极限情况下，捣固车采用纵向水平检测方法检测纵向水平（高低）时，当给定基本起道量小于既有高低偏差，有时捣固车甚至显示作业点处在落道位，不但不能消除高低偏差，就连既有水平都无法纠正，严重影响作业质量。另外当顺撬起点起道量较大,且由于线形不良,起点距道岔、曲线或封锁里程终点较近时，由于受条件制约而选择顺撬坡度较大、顺撬距离较短时，常会造成收机顺撬地段线路高低不良，也易引起晃车。
1.9.供电接触网导高影响作业
在上跨立交桥和铁路桥等供电接触网导高限制点地段，在实际作业过程中，每次大机线路捣固时均不能按抄平拉坡计划起道量进行起道，而是以接触网导高限值为控制点，由此带来的结果就是临时变更了大机捣固作业起道值，造成线路大高低不良，当限制点处道床板结等病害时由于给定起道量较小，容易产生线路水平、高低不良，影响行车平稳性。
1.10线路资料不能准确提供
由于在人工养护维修中长期使用简易拨道法，造成既有线路上一些曲线的始、终点位置发生位移，曲线半径也与原设计不相符。如果仍按原始台账资料提
供线路的各种曲线要素，结果造成既有曲线与理论曲线要素不相符，造成曲线终点方向与直线方向不能衔接，极易形成曲线反弯或鹅头。另外无缝线路锁定轨温也是大机捣固时需考虑的因素，因锁定轨温掌握不准且起道量较大时，存在线路胀轨的可能。
1.11.车间自身配合中的不足
大机作业效率高，09-3X单机180分钟“天窗点”内可作业2km左右，一组捣固车（2台09-3X捣固车）一个天窗点内可完成近4Km线路捣固工作量，由于施工前慢行的取消，造成车间在施工过程中，无法集中力量进行抽垫工作。另外在施工点内，大机后线路车间配合人员不足，使得大机作业后镐窝不能及时回填、缺碴不能及时均匀、补充，作业后轨道几何尺寸不易保持。
2．提高捣固车施工作业质量具体对策措施
2.1．提前对翻浆地段进行人工清筛并换填清洁道碴
大机线路捣固施工计划提报后，应提前调查施工范围内线路翻浆地点、孔数等工作量，组织劳力对道心及板头进行清筛，作业方法按照“三切一扣”要求，严格执行“1.2.3”标准，即道心、承轨槽、轨枕板头清筛深度分别为100、200、300mm。清筛时做好排水顺坡，回填整洁道碴，清筛后对砼枕进行通长捣固，以确保清筛的质量，同时均匀道碴，确保道床丰满。清筛后，不得将弃碴放置在路肩及排水沟边，以免影响线路外观及堵塞排水，造成新的病害。
2.2．做好钢轨修理，消灭硬弯和低扣等影响大机捣固的病害
矫正钢轨硬弯，先调查测量确认硬弯的位置、形状和尺寸，确定矫直点和矫直量，避免矫后硬弯复原或产生新弯。矫直时，应在天窗点内且轨温必须高于25℃以上，矫直后用1m钢直尺测量，矢度不大与0.3mm。加强接头（焊缝）轨面平顺度和接头支嘴整修，对肥边接头及时进行打磨。更换严重擦伤钢轨，减少轮对对钢轨的冲击。
2.3．提供准确的线路资料
施工前准确提供曲线要素、锁定轨温等技术资料，线形不良曲线必须重新精测，优化设计并计算拨道量，每隔5根轨枕标注，以便大机采取精确法拨道，消
除偏差。只有线形到位的曲线可以采取顺平法拨道。大机捣固施工前，在道心枕面上标注ZH、HY、YH、HZ点准确位置，便于机组作业人员确认同步点。大机作业前同步提供无缝线路锁定轨温资料。
2．4确定适当的起道量
捣固车的作业方式是全起全捣，必须要有一定的起道量从而消除轨道横向和纵向的误差(捣固车不能落道)，但是过大的起道量对道床扰动较大，作业后的沉降较大，均匀性较差。在维修作业中对线路过大的扰动百害而无一益。根据捣固车作业后轨面下沉规律研究表明，当基本起道量为25-40mm时，作业后轨面下沉比较小且均匀；而基本起道量<25 mm或>40mm时，由于道床板结等原因影响,施工后线路变化比较大。为此，应从道床实际状态出发，结合道床道碴多少和密实程度确定适当的起道量，这样既能最大限度地消除横向和纵向误差，又要控制起道量值，否则过大的起道量不仅难以保持，而且造成线路状态失稳，危及行车安全。一般对于线路维修作业，起道量定为25-40 mm较适宜。在确需较大起道量的情况下，如当起道量>50 mm时，应进行二次分层捣固,并及时补充道碴。对前期已经经过大中修，线路纵断面较好的地段也可考虑按25-30mm起道量通起线路，避免因捣固地段起道量不一致造成捣固后的不均匀下沉而影响捣固质量。
2.5及时修正水平偏差
捣固车作业后水平控制需要现场配合人员使用道尺及时测量修正，由于前司机室距起道装置近10 m，在捣固车后用道尺测量水平发现水平偏差较大需重做时，若误差处距捣固车尾部<10m，倒车修正即可；但当其距离>10m，捣固车后退以后其前司机室会位于已起拨过的线路处，这时必须重新调整基本起道量或拨道量值，将给操作上造成麻烦并影响效率。所以要求随车验收人员应距离捣固车尾部10 m范围内进行跟车验收。
2.6．选择适当的线路高低整正方式
2.6.1近似法
近似法能减少既有线路纵向(高低)偏差，但不能消除误差。近似法抄平的特点是不需逐点输入起道值，就可大大减小误差，简单易行。近似法主要适用于原
线路的高低偏差较小或不要求达到设计(或设定)标高的抄平作业。
2.6.2精确法
精确法是指线路纵向每一点都严格按测量的标高起道，作业后使线路纵向各点都要达到测量标高或设计标高。其前提条件是必须进行轨道纵断面测量，每间隔3m（5根轨枕）给出一个起道量值，由前司机室的操纵人员把标注的起道量逐点输入，从而得到一个精确标高的线路。精确法抄平较精确，但测量工作量大，起道量亦大。当线路高低不良，用近似法难以达到维修规则的要求或在线路维修中有控制点要求时，如道口桥梁、隧道等处的线路有严格的定量标高要求，就须选用精确法。要注意的是必须控制起道量，过大的起道量对线路扰动大，情况往往是作业后当时观测虽然大平较好，但通过一定运量后其沉降较大，原有高低误差继续存在，必要时要进行两次捣固或分多次作业，以分次消除大平误差。
2．7．选择适当的拨道作业方式
2.7.1近似法(四点法/三点法)
近似法作业是一种使误差减小的拨道方式，当线路方向偏差连续长度超过一个车身长度时，由于误差累积，就不能很好地使这类方向偏差得以消除,存在残留方向偏差。一般在线路维修作业中当既有线路方向较好，又无控制点特殊要求时，线路维修多选用近似法。
2.7.2精确法
精确法作业是先通过测量，每隔2—5 m给出既有线路与设计线路的方向偏移量，逐点输入，从而使轨道拨正到设计(设定)轨道中心线的位置。精确法适用于大、中修作业，而维修作业中精确法应用较少。但在线路维修作业中存在控制点(如道口、桥梁、曲线头尾)需按限定值拨道时，或原线路方向较差用近似法又达不到要求时，就必须选用精确法进行作业。如当桥梁上线路存在向某一侧有一定数值的偏载时，可先测出各点偏差值，按精确法逐点输入，就可使线路‘恢复到桥梁线路中心位置，从而解决偏载问题。再如当原有曲线不圆顺、正矢误差较大时，用近似法难以达到要求，通常可先实测现场正矢，使用绳正法计算其拨道量，采用精确法逐点输入，可收到较好的效果。
2.7.3．激光拨道法
在长大直线地段，激光准直拨道作业质量比近似式拨道作业质量高，其一次作业距离可视环境和捣固车型号不同等条件约达200-400m。只要激光发射器发出的激光束线与理想线路中心线重合，即可使线路拨到理想位置。使用激光准直法拨道，当既有线路与设计中心线偏差较大，致使产生过大的拨量时，应考虑对道床扰动及与邻线的线间距产生的影响。
2.8．合理组织，提高施工计划兑现率
施工前，工务段线路科应加强与大机运用检修段的对接工作，明确大机维修工作量（工作量、地点），编制大机维修轮廓计划及推进日计划，加强与大机施工机组、工务段施工配合车间、工区的联系，提前将确定后的施工计划下达给车间、工区，安排车间、工区进行垫片拆除、补充道碴、抄平拉坡等准备工作，对拆垫超过两块及以上的处所加强手工捣固，确保拆除垫片后的线路稳定，同时督促大机机组做好大机的保养，确保施工点内作业机组的设备状态良好，保证施工质量。
2.9．加强与配合单位的联系，实现无障碍捣固
提前3天将施工配合联系单发给工务、电务、车辆、供电等配合部门，通知施工点需配合的具体里程，对大机捣固装置范围内影响大机作业的钢轨两侧设备在施工点开始后全部拆除或捆扎到位，确保线路连续、无障碍捣固。
2.10．加强劳力组织，强化线路车间各项施工配合工作
施工点内应组织足够的劳力，除指定施工防护人员外，还应安排人员跟随大机进行水平和曲线正矢进行测量，同步观察轨面高低。在大机后组织足够人员进行大机捣固后镐窝的回填，对缺碴地段补充、均匀道碴，在线路开通前做好道床及外观恢复工作，道床顶面宽度和边坡坡度符合《修规》规定，加快线路捣固后的稳定，避免在施工点外遗留较多工作量。
3.取得效果
2012年我段京沪线开展了两次“集中修”施工，利用大型线路捣固车（主要为09-3X），在充分考虑段管内京沪线各区段线路道床实际状态的基础上，因
地制宜，强化施工组织，加强与配合单位的沟通、联系，采用以上大机线路捣固作业方法，确保了大机捣固后的作业质量，圆满完成了路局下达的生产任务，全年共完成大机线路捣固530.89公里，大机综合维修后段京沪正线添乘仪动态Ⅲ级由2.4处/公里下降为0.74处/公里，无任何动态不良反映，取得了较好的效果。
作者简介:谷权，男，工程师。