大秦线特大桥上重载线路病害综合整治技术

郭 涛，刘桂双，于桂武

（大秦铁路股份有限公司茶坞工务段，北京 101402）

1 概况

大秦线永定河特大桥线路里程K212+311—K214+287，全长1 975.3 m，为60×32 m 预应力钢筋混凝土T 形梁桥。大秦线跨丰沙线特大桥线路里程K214+522— K215+818，全长1 295.1 m，为39×32 m 预应力钢筋混凝土T 形梁桥。2 座桥梁重车线轨道结构一样，钢轨采用75 kg/m U78CrV 全长淬火钢轨，无缝线路设计锁定轨温23～28 ℃，扣件采用加强Ⅱ型弹条。轨枕类型为Ⅲ型混凝土桥枕，每1 km 配置1 667 根。采用碎石道床一级道砟，线路坡度均为上坡。永定河特大桥线路最大坡度为3.5‰，跨丰沙线特大桥线路最大坡度为4.0‰。

经检查和检测发现，2 座桥及其上线路存在如下病害：

1）道床基础病害。主要表现是道床翻浆冒泥、垫板层数和厚度超限、道床坍白、轨枕空吊、道床污染板结等［1］。

2）轨枕病害。由于道床板结、弹性不足，桥枕折断、环裂失效现象突出，加之轨下垫板刚度较大、大修更换较为频繁，桥枕承轨槽切槽病害大量产生。

3）结构性病害。由于逐年捣固，大桥上道床道砟厚度偏大，道床稳定性降低，曲线地段轨道逐步向曲线下股方向偏移形成偏心，使梁体受力发生改变。桥规规定运营圬工梁桥上线路中线与梁跨设计中线的偏差不应大于70 mm［2］，如果偏差超过限值可能影响梁体承载能力和整体稳定性，长期运营还可能产生侵入限界的隐患，严重危及行车安全。

2 病害成因分析

桥址区整体上风力较大，风将敞车上的煤尘吹落到道床上形成污染，煤尘、机车砂在列车的震动下逐渐渗透到道床石砟内，加上风化作用加速了道床的板结。板结的道床无法提供足够的弹性，易造成轨道上部结构破坏，如钢轨波磨［3］、零配件失效、接头坍低等［4-5］。

道床污染板结后排水不畅，雨水在道床内不能及时排出，道床在雨水浸泡下充分软化，受列车碾压震动就会形成翻浆冒泥。道床翻浆冒泥后随之产生的就是垫板超层超厚，轨道高低、水平、方向不良等次生病害。

由于道床弹性不足，在列车高频次、长时间的冲击荷载作用下枕底与道床形成硬接触，加之胶垫刚度大，不能有效缓解弹性不足的问题，久而久之对轨枕造成巨大破坏。轨枕环裂、折断、承轨槽切槽等一系列问题随之产生。

由于日常的养护维修不能解决枕底弹性问题，只有通过起道增加道床道砟厚度来增加弹性。久而久之，道床厚度越来越大，轨道框架向曲线下股偏移，造成桥梁荷载偏心，破坏了梁体正常受力形式，影响桥梁整体稳定性［6］。

3 综合整治措施

2 座特大桥存在道床基础、桥枕状态、结构问题等综合病害，须要从更换桥枕、改善道床、轨枕落道、偏心拨正等方面进行综合整治，才能根治病害。

3.1 测量与设计

1）落道量

主要针对桥上曲线地段轨枕进行落道设计。使用水准仪测量曲线地段线路高程，每20 m 设1 个测点，找出曲线地段最低点，以此为标准确定曲线落道量。采用拉坡设计原理恢复线路原始坡度，确定每点的落道量。为便于施工，每点一次落道量不宜超过100 mm。

永定河特大桥曲线须分2段进行拉坡设计。部分落道量计算结果见表1。

表1 永定河特大桥曲线部分落道量计算结果

从表1可知，永定河特大桥曲线最大落道量为70 mm，位于K212+560处。

同上对跨丰沙线特大桥曲线分2 段进行拉坡设计，得出最大落道量为110 mm，位于K215+000处。

2）曲线偏心拨移量

首先对2 座特大桥曲线偏心进行测量，测出桥梁每个梁体跨中的偏心值，再利用大修列车换枕捣固对曲线偏心值进行拨正。由于2条曲线拨道均需进行上挑，为保证能够顺利拨移且拨道后不回落，须计算出放散锁定轨温，提前对曲线所在的轨条进行应力放散。

2座桥梁桥上线路曲线偏心测量结果见表2、表3。表中“+”值表示往两线间方向拨道（曲下股），“-”值表示往外桥梁护栏方向拨道（曲上股）。

表2 永定河特大桥部分偏心测量结果

表3 跨丰沙线特大桥部分偏心测量结果

3）应力放散锁定轨温计算

2 座大桥曲线原锁定轨温为26 ℃，所在轨条单元长度为2 217 m，曲线拨移造成轨温升高，因此须要进行低温放散。

按最大拨道量进行测算。拨道量最大值为永定河特大桥第8 孔，偏心值为180 mm，2 座桥曲线半径800 m，曲线圆心角为50°，因此求出设计弧长为697.778 m。曲线偏心拨移后，弧长发生变化，曲线半径减少180 mm，弧长变为697.621 m，缩短了157 mm。

根据桥梁原钢轨锁定轨温（26 ℃）和弧长变化可计算出偏心拨道前锁定轨温为20 ℃。在曲线拨移前须对线路按20 ℃锁定轨温进行低温放散，然后再利用大机分几次对曲线进行偏心拨道。

3.2 大修列车综合施工作业

1）切入作业步骤

①大修列车走行至新轨头接近1#夹钳位置，拆卸旧轨上保留扣件并放置在道心轨枕面上。②操作人员放下夹钳装置，起吊新旧轨。③操作大修列车前行，按作业顺序依次下放各夹钳导轮，使钢轨导入相应的导轮上。④操作人员依次下放象牙犁、下放旧枕抓取装置、调整OT1（旧枕输送带1）位置、放旧枕保持平台踏板、开启OT1 和OT2。⑤下放动力犁、新枕铺设装置、放切削扒链、放距离测量轮。⑥大修列车前行，适时起吊新旧轨导入相应的夹钳导轮，根据轨缝大小插入合适的带眼短轨头，使用应急夹板连接钢轨。

2）换枕作业步骤

①操作新枕铺设装置下放到位后大修列车开始前行进行放新枕、收旧枕作业。②操作散枕装置，开始散枕作业，铺设新枕，大修列车的散枕速度需适当控制，适时整正轨枕间距同时安放大胶垫。③换枕完毕后在扣件车前转向架到达切出口位置时停车，开始锯轨作业，基本作业结束，进入切出作业阶段。④大修列车作业完毕后地面配合班组配合恢复整修线路，依次进行扣件安装、改道、上砟作业。

3）切出作业步骤

①扣件车前转向架到达切出口位置，车下扣件拆卸完毕后停车，开始锯轨、钻眼作业，锯轨结束后，继续换枕作业。②作业中，依次收起钢轨已退出的各夹钳导轮、旧枕保持滑板，在收起全部旧枕后，收起象牙犁、动力犁、其他夹钳、作业小车，放胶垫装置，履带提升并锁定，取消液压支撑。③大修列车前行，到达切出位，切除搭头轨而后松掉夹轨钳，使钢轨落槽，随即使用鱼尾板或无孔夹具连接钢轨，切出作业结束，大修列车前行驶离作业地段。

4）偏心及落道整治

利用大修列车换枕后进行大机捣固作业，结合前期测量的落道量数据、偏心测量数据等指导捣固作业，实现对2座特大桥曲线偏心的拨移及落道量捣固。

首先按照设计的放散锁定轨温对桥上线路进行放散、锁定。大机捣固时，由于受桥上一次拨道量的限制，须分3次对特大桥曲线地段进行拨道捣固，以满足偏心拨道量需求。

大修列车换枕作业前，根据前期每座桥测量的最大落道量进行换枕落道，永定河特大桥为70 mm，跨丰沙线特大桥为110 mm。落道完毕后须对超量落道地段进行起道捣固，即每个测点的起道量为该点的落道量与最大落道量之差，最大落道量点起道量为0。由于部分测点起道量较大，为保证起道质量，须结合拨道捣固进行2～3次起道捣固。

4 整治效果分析

4.1 偏心拨移效果

对2 座特大桥进行偏心拨移整治后，对特大桥偏心值进行了复测，复测结果见表4、表5。

表4 永定河特大桥重车线偏心拨移复测结果 mm

通过对2 座特大桥偏心拨移复测，可以发现永定河特大桥最大偏心拨移量为110 mm，跨丰沙线特大桥最大偏心拨移量为117 mm，拨道后永定河特大桥最大偏心量为70 mm，跨丰沙线特大桥最大偏心量为68 mm，均符合桥规规定的“运营圬工梁桥上线路中线与梁跨设计中线的偏差不应大于70 mm”的规定。

表5 跨丰沙线特大桥重车线偏心拨移复测结果 mm

4.2 轨道质量改善效果

将综合整治前9月份、10月份与综合整治后11月份轨检车检测的TQI指标进行对比，结果见表6。

表6 综合整修前后轨检车TQI对比 mm

由表6可知，在2 座特大桥大修列车换枕综合整治前9月份轨检车TQI 均值8.36 mm，10月份均值8.57 mm，进行了综合整治后11月份轨检车TQI 均值降为7.76 mm，说明轨道框架的平顺性得到了大幅度提升。

对 K212+000—K215+000 桥上区段 9—11月 3 个月的轨检车不良扣分情况进行对比，综合整治前9月份轨检车不良扣分为1.25 分，10月份为0.6 分，综合整治后11月份轨检车不良扣分为0.2 分，不良扣分值呈直线下降趋势。从轨检车波形图（图1）也可以看出，对特大桥进行综合整治后波形图明显趋于平缓，轨距、高低、水平、三角坑波动幅度明显降低，综合整治使2座特大桥轨道线路平顺性得到提升。

图1 K213+400—K214+000轨检车波形对比

5 结语

对于大秦线特大桥普遍存在的轨枕失效切槽、曲线偏心、道床偏厚、坍白冒泥等病害，永定河特大桥和跨丰沙线特大桥的病害整治措施可供借鉴。具体综合整治要点可归纳为：①对偏心值进行测量，测量时选取梁体中间位置，保证测量值的准确性；②通过偏心值计算出偏心拨移前需放散的锁定轨温值；③对落道量进行测量并进行拉坡设计，确定大机捣固起道量；④控制好大修列车换枕质量，确保新枕落道到位。