韓建文

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地路處，天津 300142)

1 國內(nèi)外重載鐵路概況

自20世紀(jì)50年代以來，基于運(yùn)能大、效率高、運(yùn)輸成本低等原因，重載鐵路運(yùn)輸受到世界各國鐵路的廣泛重視，特別是在一些幅員遼闊、資源豐富，煤炭和礦石等大宗貨物運(yùn)量占有較大比重的國家，得以迅速發(fā)展。

國際重載協(xié)會在2005年國際重載協(xié)會理事會上，對新申請加入國際重載協(xié)會的重載鐵路，要求滿足以下3條標(biāo)準(zhǔn)中的至少2條:

列車質(zhì)量不小于8 000 t;

軸重達(dá)270 kN以上;

在長度不小于150 km線路上年運(yùn)量不低于4 000萬t。

國外重載鐵路列車軸重一般介于300～400 kN，牽引質(zhì)量一般為1～3萬t。我國以大秦鐵路為標(biāo)志的中國特色重載鐵路，主要是通過擴(kuò)大列車編組數(shù)量及增大行車密度來提高運(yùn)輸能力和運(yùn)輸效率的。大秦鐵路年運(yùn)量于2010年增加到3.8億t，列車牽引質(zhì)量為0.5～2萬t，2014年4月2日，大秦鐵路3萬t重載列車運(yùn)行亦取得圓滿成功，雖然滿足國際重載協(xié)會2005年制定的重載鐵路新標(biāo)準(zhǔn)，但其軸重僅為250 kN，與國外重載鐵路相比還有較大差距。

重載鐵路的建設(shè)與發(fā)展代表著國家的科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，重載運(yùn)輸是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程，涉及路基、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施，軌道、機(jī)車車輛等設(shè)備及運(yùn)輸管理或安全監(jiān)控等諸多方面。本文僅從“車輛-軌道-基礎(chǔ)系統(tǒng)”匹配與耐久性方面入手，介紹一些重載對軌道工程和路基基礎(chǔ)工程的影響因素和目前的解決辦法。

2 重載鐵路軌道

重載鐵路軌道工程包括鋼軌、軌枕和道床三部分，鋼軌直接與車輪接觸受力，然后通過軌枕和道床將應(yīng)力逐步傳遞到路基面上，軌道工程的材質(zhì)和幾何尺寸受各組成部分和路基影響，直接決定著行車安全。

2.1 軌道

重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)破壞的主要形式有軌面裂紋、起皮或掉塊、軌道部件破損(尤其是夾板裂紋，接頭螺栓折斷，彈條折斷)，鋼軌表面的不平順(波形磨耗等)。軌面起皮或掉塊主要是因?yàn)殇撥壻|(zhì)量達(dá)不到要求，軌道部件傷損和軌面不平順產(chǎn)生的主要原因是接頭部位的強(qiáng)大沖擊力的反復(fù)作用，使得這些部位的部件產(chǎn)生疲勞傷損所致。在重載鐵路高密度、大荷載列車的沖擊作用下，鋼軌的傷損發(fā)展非常快，甚至可能在一兩天的時間內(nèi)由一般輕傷軌發(fā)展為重傷軌。我國重載鐵路年換軌率能達(dá)到線路總長度的4%左右。針對上述重載鐵路軌道出現(xiàn)的問題，國內(nèi)外主要有以下3種解決辦法。

(1)采用新型重載軌道結(jié)構(gòu)，國外重載鐵路普遍采用60 kg/m及以上的重型鋼軌無縫線路，提高重載列車運(yùn)行平穩(wěn)性，減少對線路的動力作用;普遍采用可動心軌道岔及新型菱形轍叉，減少線路道岔區(qū)間的動力作用，提高可靠性。據(jù)美國2004年試驗(yàn)證明，新型的菱形轍叉替代舊有的轍叉，使重載列車對線路的動載荷系數(shù)從3.0降至1.3，顯著地節(jié)省維修費(fèi)用。美國新型HE型鋼軌(Hyper Eutectold)具有耐磨、抗表面裂紋及軌內(nèi)裂紋生成的特殊性能。現(xiàn)場試鋪?zhàn)C明，這種鋼軌在曲線地段比普通的鋼軌耐磨性提高38%。俄羅斯研究的巴氏鋼軌也取得較好的結(jié)果。法國采用鋁熱焊新技術(shù)，保證無縫鋼軌接頭部分的材質(zhì)強(qiáng)度比鋼軌母體還好。

(2)采用對鋼軌斷面形狀的控制及預(yù)防性鋼軌打磨技術(shù)已經(jīng)成為線路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的重要組成部分。美國諾?？髓F路公司(NS)2002年試驗(yàn)表明，采用預(yù)防性打磨比修理性打磨，鋼軌年傷損率降低65%。澳大利亞采用了預(yù)防性鋼軌打磨技術(shù)，半徑小于450 m的曲線區(qū)段，每通過8MGT總重打磨一次，半徑大于4 000 m的直線區(qū)段，每通過30MGT總重打磨一次，合理費(fèi)用是每公里打磨支出萬澳元，而鋼軌壽命延長50%～58%。巴西MRS鐵路采用了預(yù)防性循環(huán)打磨技術(shù)，在1674 km線路上，節(jié)油3%，鋼軌壽命延長一倍，斷軌率降低45%。南非對道岔采用定期預(yù)防性打磨，改善了道岔接觸應(yīng)力狀態(tài)，打磨前接觸應(yīng)力為3 300 MPa，橫向力達(dá)43 862 N，打磨后接觸應(yīng)力降至2376 MPa，橫向力為42 545 N。

(3)采用軌頂潤滑技術(shù)降低輪軌接觸應(yīng)力和橫向力，加拿大QCM鐵路公司有418.4 km線路是曲線，其開行的鐵礦石重載列車經(jīng)常在曲線區(qū)段發(fā)生脫軌事故，2003年7月就發(fā)生28輛車嚴(yán)重脫軌的事故。此后采用軌頂潤滑的技術(shù)，沒有再發(fā)生曲線脫軌事故。美國采用兩種軌頂潤滑方式，通過試驗(yàn)，采用道旁潤滑裝置，每1 000輛噴油0.35 L，輪軌橫向力下降32% ～38%。采用機(jī)車潤滑裝置，2003年7月沒有潤滑時，輪軌橫向力為90 kN，2003年9月采用一個噴嘴潤滑后，輪軌橫向力降至60 kN，2003年12月采用5個噴嘴潤滑，輪軌橫向力降至40 kN。加拿大CP鐵路采用軌頂潤滑管理5年，曲線區(qū)段鋼軌磨耗下降43% ～58%，輪軌橫向力降低40% ～45%，并節(jié)省燃油1% ～3%。

(4)對軌道結(jié)構(gòu)的各部聯(lián)結(jié)零件定期維護(hù)和保養(yǎng)，保持?jǐn)?shù)量齊全、有效和始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)，每年的春秋兩季要對所有聯(lián)結(jié)零件進(jìn)行兩次全面復(fù)緊，使所有零配件都達(dá)到規(guī)定的扭力矩，從整體上鎖定線路。這樣可以防止暑期鋼軌熱脹爬行產(chǎn)生脹軌跑道或絕緣頂壞，也可以防止冬季冷縮爬行產(chǎn)生軌縫拉大進(jìn)而拉斷接頭螺栓。另外每年要對所有聯(lián)結(jié)零配件進(jìn)行一次涂油，防止聯(lián)結(jié)零件銹蝕，因?yàn)檫\(yùn)輸中粉塵較大，螺栓銹蝕也較快，因此要通過涂長效防銹油脂來緩減銹蝕的速度。

我國大秦鐵路在發(fā)展過程中也不斷將科研成果應(yīng)用于生產(chǎn)，其國內(nèi)工可研聯(lián)合研制生產(chǎn)的BT15貝氏體鋼軌，及1 300 MPa級的PG4鋼軌，不僅滿足重載要求，也降低了鋼軌的使用成本。亦采用了先進(jìn)的鋼軌打磨技術(shù)，減少了鋼軌損傷，延長了鋼軌壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過有效打磨技術(shù)，鋼軌磨耗減少40%，能源消耗減少了30%，鋼軌壽命超過了額定9億t，最高達(dá)到17.3 億 t。

2.2 軌枕

軌枕的影響主要是軌枕間距的影響和軌枕支撐面積的影響。軌枕間距對軌枕上的壓力和道床上的應(yīng)力影響較大，而對軌道彈性下沉和鋼軌彎曲應(yīng)力影響較小。根據(jù)有關(guān)研究資料，每增減一個軌枕根數(shù)檔次(按照我國1 600根/km～1 920根/km鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，每增減80根/km為一個軌枕根數(shù)檔次)，枕上壓力和道床應(yīng)力變化3%～4%，而軌道彈性下沉和鋼軌應(yīng)力只變化1.2%左右。軌枕支撐面對軌道彈性下沉和道床應(yīng)力都有明顯影響，根據(jù)研究資料顯示，Ⅲ型軌枕比目前使用的Ⅱ型軌枕在相同荷載作用下，受力與下沉減少11%左右。對于我國重載鐵路而言，Ⅲ型軌枕每公里軌枕數(shù)目是1 667根，Ⅱ型軌枕每公里軌枕數(shù)目是1 760根，其對于軌枕和道床應(yīng)力變化影響不大。

軌枕失效比如斷裂一般是由于道床和路基缺陷引起的，軌下彈性墊層是軌道彈性的重要組成部分，它對混凝土枕所受荷載有直接的緩沖和減振作用。根據(jù)北京鐵路局的試驗(yàn)，鋪設(shè)新的10 mm厚橡膠墊板的道床其振動加速度比使用2年以后的橡膠墊板道床下降25%，換鋪高彈性橡膠墊板則能下降40%。這說明改善軌下墊層的彈性不僅可以減小軌道下沉量，而且對于保持軌道的平順性，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量有很明顯的效用。

保持道床和路基完整和穩(wěn)定、采用新型橡膠墊板可有效減少軌枕失效，在動應(yīng)力比較大的路基病害地段，岔區(qū)，路基和橋梁或橫向構(gòu)筑物過渡段，加密軌枕可有效降低軌枕和道床的應(yīng)力。

2.3 道床

道床是均勻傳布荷載、提供軌道縱橫向阻力和彈性的重要組成部分，道床應(yīng)保持飽滿、均勻、清潔、密實(shí)和良好的彈性。道床剛度對道床應(yīng)力和軌枕上壓力影響較大，其與道床的厚度，道砟材料，道床的狀態(tài)有密切的關(guān)系。

道床一般由面砟和底砟組成，對于土質(zhì)或軟質(zhì)巖基床來說，厚度一般0.5 m(面砟0.3 m，底砟0.2 m)，道床厚度增加，可明顯減少基床應(yīng)力，但超過一定的高度，其穩(wěn)定性也迅速降低，道床太厚時，軌道結(jié)構(gòu)幾何形狀難以保持，非常容易造成列車脫軌。

國外重載線路亦通過增加道砟厚度和密實(shí)度，來改善線路結(jié)構(gòu)的整體承載能力和提高線路的穩(wěn)定性，美國、加拿大、南非等國的重載線路道床厚度一般都在30 cm以上，巴西道床厚度達(dá)40 cm。

道床養(yǎng)護(hù)維修過程中普遍存在的問題是只補(bǔ)砟不減砟，軌面越抬越高，再加上路基本身沉降影響，往往造成長大段落的高道床，最大高度甚至達(dá)到1.2～1.5 m，直接影響行車的安全。

因此，道床養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)除保持道床飽滿、均勻、清潔、密實(shí)和良好的彈性外，應(yīng)著重保持道床厚度在規(guī)范允許范圍內(nèi)，大修應(yīng)有補(bǔ)有減，面砟底部多余部分應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)基床填料補(bǔ)齊。

3 重載鐵路路基

重載鐵路路基必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，能夠抵御各種自然因素作用的影響，保證列車安全運(yùn)行。

與普通鐵路相比，我國重載鐵路對路基影響主要是動應(yīng)力作用的頻次增加很多，要求路基有足夠的疲勞強(qiáng)度，影響其關(guān)鍵因素有兩個方面，填料和壓實(shí)度。粗粒土疲勞強(qiáng)度相對較高，很快能趨于穩(wěn)定，受水影響小;而細(xì)粒土疲勞強(qiáng)度相對較低，很難趨于穩(wěn)定，受水影響大，甚至?xí)a(chǎn)生液化現(xiàn)象。

國外有關(guān)重載鐵路路基設(shè)計(jì)和施工方面的介紹或說明并不多，但從其路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而言，對填料標(biāo)準(zhǔn)和壓實(shí)度要求比較苛刻。

我國重載鐵路路基設(shè)計(jì)和施工自大秦線開始，當(dāng)時其目標(biāo)年運(yùn)量5 000 t，主要的路基加強(qiáng)措施也就是基床表層采用B組填料，各層壓實(shí)度略有提高。

目前，我國重載鐵路路基基本是按照I級鐵路(特重型)設(shè)計(jì)和施工的，基床表層采用A組填料或級配砂礫石，基床底層采用A、B組填料，路基與涵洞等橫向構(gòu)筑物、路基與橋梁、路堤與路塹連接處設(shè)置了過渡段，比照普通Ⅰ級鐵路，并無特殊要求。近年來，大秦線、朔黃線等重載鐵路改造及張?zhí)凭€、中南通道等新建重載鐵路設(shè)計(jì)和施工也基本按此規(guī)范執(zhí)行。

2010年底，我國《重載鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》已形成了報(bào)批稿，有關(guān)填料、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)有了大幅的提高，但尚未批復(fù)。

4 重載鐵路路基病害

我國目前在運(yùn)營的重載鐵路基本是在普通鐵路的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展的，可以說是先天不足，只能通過后期補(bǔ)強(qiáng)來滿足運(yùn)營要求。從大秦鐵路重載運(yùn)輸線路看，盡管軸重增加不多，但隨著運(yùn)量的增加，線路、橋梁、路基的病害增加，嚴(yán)重影響了運(yùn)營安全，成為擴(kuò)能改造提高運(yùn)能的制約因素。根據(jù)鐵路運(yùn)營部門的臺帳，與重載鐵路路基有關(guān)的病害主要有路肩寬度不足、基床下沉、基床翻漿冒泥、排水不良等。

路肩寬度不足在我國鐵路比較普遍，主要有4種情況:一是目前養(yǎng)護(hù)條件要求路肩寬度超過設(shè)計(jì)值;二是較高路堤地段，由于長年路基沉落變形導(dǎo)致路肩寬度不足;三是路橋過渡段，施工壓實(shí)不足，開通運(yùn)營后，沉降較大導(dǎo)致路肩寬度不足;四是采用補(bǔ)砟抬道地段，道砟高度超過設(shè)計(jì)值占用路肩寬度。對于路肩寬度不足，工務(wù)維修部門一般通過設(shè)置護(hù)肩或小擋墻來保證或加寬路肩寬度，造成路堤上部結(jié)構(gòu)形成頭大脖子細(xì)形狀，穩(wěn)定性顯著降低，而且護(hù)肩或小擋墻滯水處容易形成薄弱面。比如大秦鐵路及各相關(guān)線，目前填方地段路肩寬度普遍達(dá)到1.5 m，其中較高路堤幾乎都是通過在路肩設(shè)置L形墻獲得的，穩(wěn)定性儲備嚴(yán)重不足。

基床下沉原因主要是基床尤其是基床表層填料不良，對運(yùn)營多年的既有線，有幾種情況:一是基床表層填料或土層為粉質(zhì)黏土或粉土，本身承載力低，在列車動荷載作用下液化，松散粉粒進(jìn)入道砟，在水作用下流失;二是基床分層填料級配不良，沒有隔斷層，或隔斷層失效，造成細(xì)顆粒土層進(jìn)入粗顆粒層，在流水的作用下流失。這種病害尤其在路橋過渡段和土質(zhì)路塹中比較嚴(yán)重，前者是因?yàn)槁窐騽偠认嗖顟沂猓熊嚊_擊力很大所致;后者是因?yàn)橥临|(zhì)路塹排水往往不良，加劇土粒流失。對于基床下沉，工務(wù)部門一般采取補(bǔ)砟處理，平時補(bǔ)充面砟，大修時一次以底砟補(bǔ)齊，對于基床填料不良下沉嚴(yán)重地段，大秦鐵路公司采用專用快凝水泥注漿處理基床，有一定的效果，但是不能根治，而且治理費(fèi)用比較昂貴。

基床翻漿分兩種情況:一是道床翻漿，在維修作業(yè)不足的情況下，運(yùn)輸粉塵、環(huán)境粉塵和來自基床細(xì)顆粒進(jìn)入道床，在降水作用下匯集形成土囊翻漿，這種情況主要發(fā)生在道床比較厚的地段;二是基床翻漿，主要原因是基床承載能力不足，或存在缺陷，在列車長時間振動荷載的反復(fù)作用下，道砟切入路基形成道砟囊翻漿。對于道床翻漿，可以在大修時，通過清篩道砟，補(bǔ)充新砟解決，對于基床翻漿，由于鐵路運(yùn)輸繁忙，不能通過換填徹底處理，工務(wù)部門一般采用底砟下鋪設(shè)土工排水布(板)處理，但是土工織物有使用年限，而且砟囊尖銳碎石直接接觸土工織物很容易致其損壞，所以效果并不太好。

上述路基病害一般情況下只是影響列車運(yùn)營，但是在特殊地段和特殊條件下，比如在雨季或春融時節(jié)，高路堤路肩不足地段、基床道砟囊規(guī)模比較大地段，上述幾種病害交織在一起，往往會導(dǎo)致突發(fā)性路堤淺層邊坡坍塌，直接影響列車安全。尤其是路橋過渡段，往往是各種路基病害結(jié)合體，工務(wù)維修方式一般就是補(bǔ)砟保證軌頂高程、砌筑擋墻保證路肩寬度，其結(jié)果是，道砟囊越來越大，路肩墻越來越高，排水越來越不良，雨季極容易誘發(fā)塌滑。

以下是發(fā)生在重載鐵路高路堤邊坡坍塌工程實(shí)例，本段路堤位于兩橋間，高度12 m，距離150 m，既有路肩寬度1.5 m，路肩處設(shè)計(jì)L形墻收坡(照片1)，2008年雨季突然從砟腳處發(fā)生坍塌，塌滑體厚度約4 m左右(照片2)，這是現(xiàn)場拍攝的照片，工務(wù)部門臨時采用注漿加固維持運(yùn)營。

照片1 既有重載鐵路路肩現(xiàn)狀

照片2 現(xiàn)場路基坍塌

這是目前重載鐵路非常典型的一種情況，本段自1992完工開通運(yùn)營后，一直下沉，2002年，工務(wù)段對本段大修，由于天窗時間有限，沒有清理基床內(nèi)部的道砟囊，只是于道砟底部鋪設(shè)了土工布。對于高路堤路肩不足，則采用在路肩處設(shè)置L形墻保證路肩寬度。經(jīng)過十幾年的列車運(yùn)營，土工布已經(jīng)老化破損，降水滲入基床道砟囊內(nèi)激發(fā)病害，再加上L形墻的存在嚴(yán)重影響基床排水，因此在連日暴雨后，自路肩砟腳處發(fā)生了比較大路基邊坡坍塌。

病害發(fā)生后，在“不能影響列車正常運(yùn)營、不能占用路外用地、大型機(jī)械不能進(jìn)場”的限制條件下，最終采用了“錨樁加固坡腳、注漿加固邊坡，擠密樁加固基床”的措施(圖1)，對病害進(jìn)行了整治，耗資將近千萬，但是由于天窗時間控制，仍舊無法對基床表層進(jìn)行換填處理。

圖1 滑塌地段加固斷面(單位:m)

此外，順便也提及一下防護(hù)柵欄上路肩的事，最近幾年，重載鐵路包括部分其他一部分鐵路，紛紛推行防護(hù)柵欄上路肩，其一般做法是路肩寬度通過采用L形鋼筋混凝土或漿砌片石擋墻拓寬至1.5 m左右，將原來設(shè)置在鐵路用地界處的防護(hù)柵欄改移到路肩外緣，優(yōu)點(diǎn)是封閉性更好，當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)和牲畜不易破壞或進(jìn)入，而且統(tǒng)一美觀，缺點(diǎn)是基床表層部位往往滯水加重排水不良，事實(shí)上放棄了用鐵路地界內(nèi)的土地使用權(quán)，老鄉(xiāng)種樹種地。一旦鐵路發(fā)生問題，進(jìn)場施工都成問題。像上面這個路基坍塌發(fā)生后，當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)要求賠償樹木和青苗，阻止搶修隊(duì)伍進(jìn)場，并要求治理工程不能超出坡腳以外，處理起來相當(dāng)麻煩。

5 一般鐵路提升為重載鐵路路基加強(qiáng)措施

一般鐵路提升為重載鐵路，對路基而言影響最大的就是基床表層，大秦鐵路之所以成為一條成功的重載鐵路，設(shè)計(jì)時專門針對基床表層填料和壓實(shí)要求提出的標(biāo)準(zhǔn)功不可沒。在當(dāng)時條件下，大秦鐵路創(chuàng)造性提出基床表層填料采用粗粒土或低塑性土，并大幅度提高其壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)，有效地限制了基床表層填料的選擇范圍，大部分地段基床表層均采用粗粒土填料，其良好的動力特性，為后來不斷增加運(yùn)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為另一條煤運(yùn)專線的朔黃鐵路，開通重載之初，由于基床表層填料不良，基床下沉幾乎成為全線通病。

查閱國外資料，南非運(yùn)煤專線一段既有線路上路基設(shè)計(jì)荷載由于未按重載標(biāo)準(zhǔn)考慮，開通后路基又未進(jìn)行加固，隨著運(yùn)行時間的推進(jìn)，路基出現(xiàn)裂縫和邊坡塌落，多項(xiàng)病害發(fā)生，危及正常運(yùn)行，經(jīng)研究分析，主要原因是提高軸重和加大年運(yùn)量引起。

我國現(xiàn)有的重載鐵路都是在普通鐵路基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，尤其近幾年來重載鐵路支線建設(shè)過程中，路基設(shè)計(jì)按照重載目的進(jìn)行了前瞻性的設(shè)計(jì)，結(jié)果證明非常具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

比如2008年底通車的大秦鐵路支線遷安—曹妃甸鐵路，在設(shè)計(jì)時考慮到未來重載趨勢，對基床進(jìn)行了適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)，目前通行萬噸列車，年運(yùn)量已經(jīng)達(dá)到1億t，路基并沒有大的病害發(fā)生，其主要工程措施如下。

遷安北至菱角山段位于一般平原地段，灤南至曹妃甸段位于濱海軟土地段，地基加固比照Ⅰ級普通鐵路并沒有提高，基床表層0.6 m填料采用司家營鐵礦的A、B組碎石土或礫石土，并采用壓實(shí)系數(shù)和K30雙指標(biāo)控制壓實(shí)度，路橋、路涵過渡段亦采用此填料和基床底層壓實(shí)度控制。

菱角山至灤南段為既有線增建二線，為既有坨王線，為地方專用線，路堤基本上為兩側(cè)就地取粉質(zhì)黏土填筑而成，按照地質(zhì)勘探資料，基床基本承載力為100 kPa左右，其中基床頂面以下0.3 m左右存在一層軟弱夾心層，厚約0.3 m，含水量大，基本承載力為80 kPa左右，不滿足重載要求，結(jié)合施工運(yùn)營，設(shè)計(jì)采取利用新建二線反向運(yùn)營，對既有線基床表層換填司家營碎石土或礫石土，鋪設(shè)中粗砂墊層和隔水土工布，基床以下打設(shè)水泥土擠密樁處理措施(圖2)。

圖2 既有線基床加固斷面

在大秦鐵路擴(kuò)能至4.5億t的過程中，對部分支線基床表層和過渡段采用了級配碎石填筑，從目前情況來看效果不錯，但是這里面存在一個問題，如果基床表層采用級配碎石，道床厚度采用0.35 m的話，基床表層以下承受應(yīng)力明顯增大，在某些地段當(dāng)其底部為粉土或粉質(zhì)黏土，并且與級配碎石墊層沒有設(shè)置合理的隔斷層時，容易滯水成為新的薄弱層，并產(chǎn)生翻漿下沉并受凍脹影響。此外，在增建工程區(qū)域內(nèi)，將路肩寬度均加寬至1.5 m，在增加投資不多的情況下，顯著提高了路基在重載條件下的穩(wěn)定性。

6 重載鐵路養(yǎng)護(hù)

鐵路線路設(shè)備常年裸露在大自然中，經(jīng)受著風(fēng)雨凍融和列車荷載的作用，路基及道床不斷產(chǎn)生變形，鋼軌、聯(lián)結(jié)零件及軌枕不斷磨損，軌道幾何尺寸不斷變化，日常維護(hù)和定期監(jiān)測必不可少。我國重載鐵路線路維修養(yǎng)護(hù)貫徹“預(yù)防為主，防治結(jié)合，修養(yǎng)并重”的原則，經(jīng)常保持線路設(shè)備完整，保證列車能以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，并盡量延長設(shè)備的使用壽命。

重載鐵路日常維護(hù)包括每日人工巡查維護(hù)、天窗時間內(nèi)維修，要點(diǎn)維修和大修等。對于我國重載鐵路而言，存在問題主要兩個:一是一線維護(hù)人員數(shù)量少，待遇低，維護(hù)線路長，承擔(dān)責(zé)任大，嚴(yán)重影響了他們的責(zé)任心和積極性，維護(hù)質(zhì)量下降問題突出;二是行車密度大，維修時間嚴(yán)重不足，只能進(jìn)行小修小補(bǔ)，線路長期處在超負(fù)荷運(yùn)營之中。

安全監(jiān)測技術(shù)在國外重載鐵路使用比較普遍，比如集成型路旁安全監(jiān)測系統(tǒng)，可以檢測車輪沖擊荷載;先進(jìn)的軌檢車技術(shù)，應(yīng)用慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，矢量化計(jì)算方法，自行標(biāo)定與自檢，對軌道的各種幾何形狀參量，線路不平順及鋼軌斷面磨耗進(jìn)行檢測，提高重載路網(wǎng)的安全性和使用效率。鋼軌探傷車在超聲波探傷工作原理基礎(chǔ)上，又開發(fā)了探傷速度更高的新技術(shù)，美國已研制了新型低頻渦流鋼軌探傷車，探傷速度可達(dá)80 km/h以上;采用安裝在高軌車輛上的地面探測雷達(dá)采集數(shù)據(jù)，可以直接處理形成路基橫斷面圖象，確認(rèn)道砟囊，軟黏土，底砟深度及濕土區(qū)等病害問題，對路基狀態(tài)作出評價，有利于路基病害的及時處理。

提高我國重載鐵路養(yǎng)護(hù)能力，首先不能僅僅依靠規(guī)章制度，要增加一線隊(duì)伍的數(shù)量，提高一線職工的待遇，增強(qiáng)鐵路職工的榮譽(yù)感和責(zé)任心，將鐵路職工從整天害怕發(fā)生事故惶惶不安境況中解脫出來;再者要加快引進(jìn)消化國外先進(jìn)養(yǎng)護(hù)設(shè)備和技術(shù)，以科學(xué)數(shù)據(jù)來指導(dǎo)養(yǎng)護(hù);三是不能片面強(qiáng)求效益，要保證正常的維修周期和時間。

7 我國重載鐵路發(fā)展

我國重載鐵路是在I級鐵路基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，軸重從225 kN提高到250 kN，基本上利用的是設(shè)計(jì)安全儲備，進(jìn)一步發(fā)展空間已經(jīng)受到限制。為加大貨運(yùn)鐵路的運(yùn)輸能力及其運(yùn)輸效率，提高軸重是我國重載鐵路發(fā)展方向。從2009年開始，我國鐵道部開始大軸重鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的研究，2010年開工建設(shè)的山西中南部通道鐵路，明確鐵路橋梁采用300 kN軸重重載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志中國鐵路正式開始發(fā)展大軸重重載鐵路。今后，大軸重、高速度將成為我國貨運(yùn)載鐵路的發(fā)展方向，在我們這個幅員遼闊的國家，重載鐵路將是繼高速鐵路以外的又一道亮麗的風(fēng)景。

8 結(jié)語

重載鐵路是我國鐵路發(fā)展的一個重要方向，其線下基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、安全及耐久性直接影響到重載列車的長期安全運(yùn)營，值得我們深入調(diào)查和研究，對于在普通鐵路基礎(chǔ)上改造形成的重載鐵路，應(yīng)對路基基床、尤其是其表層進(jìn)行特別的加固和補(bǔ)強(qiáng)，保證路肩寬度或加寬;加強(qiáng)軌道結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)維修，盡量保持其正常狀態(tài)，避免高道床的存在。對于新建的重載鐵路，應(yīng)按規(guī)范或適當(dāng)提高路基基床部分填料標(biāo)準(zhǔn)及壓實(shí)度，并在結(jié)構(gòu)分界處設(shè)置過渡段。重載鐵路養(yǎng)護(hù)維修應(yīng)與時俱進(jìn)，采用先進(jìn)的軌道結(jié)構(gòu)，對鋼軌進(jìn)行潤滑和打磨可顯著延長壽命，提高養(yǎng)護(hù)職工的待遇，在特殊地段增加實(shí)時的監(jiān)控系統(tǒng)，提高養(yǎng)護(hù)效率和效益。

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