摘要:鐵路有碴軌道施工作為站前工程的最后一道工序,往往是影響開通的至關(guān)環(huán)節(jié),施工過程耗時(shí)耗力,因此施工方法的確定極其重要。文章介紹了目前鐵路有碴軌道施工的各種施工方法、特點(diǎn)以及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:鐵路建設(shè);有碴軌道施工;鋪軌方法;鐵路工程設(shè)計(jì);無縫鐵路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類號:U448 文章編號:1009-2374(2016)08-0101-03 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.052
目前,鐵路工程設(shè)計(jì)普遍為無縫線路,正線幾乎全部采用500m長鋼軌焊接成為區(qū)間或跨區(qū)間無縫線路,相較于傳統(tǒng)鐵路的短軌有縫線路更加長大、作業(yè)難度更大、工序更加復(fù)雜、機(jī)械化要求更高。軌道工程作為鐵路站前施工的最后一道基礎(chǔ)專業(yè)工序,通常都會(huì)面對前有線下施工拖后擠壓工期施工條件不充足,后有電務(wù)施工條件提供的、開通節(jié)點(diǎn)確保的雙重壓力,處于施工任務(wù)量大、工序不可或缺、工期壓力大的狀態(tài)。如何選擇適合施工現(xiàn)場和工期要求的鋪軌方式是人員調(diào)配、物資供應(yīng)、機(jī)械設(shè)備配置、工期計(jì)劃鋪排等施工組織工作的先決條件,了解目前通用的各種鋪軌方式及其特點(diǎn)、受限因素是鋪軌方式選擇的基礎(chǔ)條件。國內(nèi)通用的鋪軌方法主要有人工鋪軌、機(jī)械換鋪、單枕連續(xù)法鋪軌等作業(yè)方式。人工鋪軌又分為一次性直鋪長鋼軌、工具軌換鋪長鋼軌、拖拉長鋼軌入槽、人機(jī)結(jié)合推送長鋼軌四種作業(yè)方式;機(jī)械鋪軌為工具軌排鋪通,長軌車放送或換軌車換軌的方式;單枕連續(xù)法鋪軌除施工機(jī)械不同外,可在荒道鋪軌或上碴后鋪軌單枕連續(xù)鋪設(shè)枕、軌。各種鋪軌方式的不同主要在于長鋼軌鋪通至道床初步成型平順狀態(tài)的施工過程,后期的大機(jī)整形、焊軌、放散鎖定、線路精調(diào)等工序并無區(qū)別。
1 人工鋪軌
人工鋪軌就是通過汽車上碴、裝載機(jī)平碴碾壓、人工抬擺軌枕、少量工具軌連接、小機(jī)群整道達(dá)到線路初步平順成型的狀態(tài),再利用長軌車途卸過軌入槽或拖拉長鋼軌入槽或一定單元數(shù)量的工具軌鋪通后換軌車換軌的方式完成長鋼軌鋪設(shè)的鋪軌方式。
1.1 一次性直鋪長鋼軌
人工一次性直鋪長鋼軌主要是依托既有線通過要點(diǎn)途卸長鋼軌,裝載機(jī)輔助直接入槽的方式,整根長鋼軌入槽后可留少數(shù)人連接少量扣件防止長鋼軌在溫度及內(nèi)部應(yīng)力的作用下跑道,途卸及過軌入槽可持續(xù)進(jìn)行,每個(gè)封鎖點(diǎn)(3h)可以途卸5km左右的長鋼軌。入槽前的道床可以為工具軌整道后的道床,也可以為底碴攤鋪后抬擺整齊軌枕(荒道)。入槽后的扣件連接、小機(jī)群整道、大機(jī)整道、焊軌等后續(xù)工序皆是通用做法,這里不做詳細(xì)介紹。
應(yīng)用介紹:由于人工一次性直鋪長鋼軌主要是依托既有線通過要點(diǎn)途卸長鋼軌,所以適用于擴(kuò)能改造、增建二線、復(fù)線等臨近營業(yè)線施工軌道鋪設(shè)。擴(kuò)能改造、增建二線、復(fù)線等施工大多數(shù)臨近營業(yè)線,與營業(yè)線路臨近并行或大部分并行,施工時(shí)大多受營業(yè)線安全管理影響,人員、機(jī)具、設(shè)備容易影響營業(yè)線運(yùn)營安全,所以施工時(shí)安全管理尤其重要,而軌道施工人員、機(jī)械、設(shè)備數(shù)量較大,作業(yè)面較多,戰(zhàn)線較長,所以需要選用對營業(yè)線干擾最小而又機(jī)動(dòng)靈活的鋪軌方法。
1.1.1 車流量較小的營業(yè)線:在相對既有營業(yè)線距離較遠(yuǎn)(4.2m以外)的長大段落(50km,鋪軌長度太短的情況下,調(diào)運(yùn)設(shè)備相對不經(jīng)濟(jì))施工時(shí),隧道較少作業(yè)面較為暢通的情況下,宜選用單枕連續(xù)法施工,因?yàn)樗枞藛T、機(jī)具相對較少,容易管理,工序相對較少、工作效率較高,鋪軌速度快;在線間距較小或大小變化比較頻繁的復(fù)雜地段施工時(shí),宜選用比較機(jī)動(dòng)靈活容易控制的人工工具軌整道,要點(diǎn)途卸長鋼軌過軌入槽的方案進(jìn)行鋪軌,如果要點(diǎn)途卸較為困難,可進(jìn)行人機(jī)結(jié)合推送長鋼軌的施工。
1.1.2 車流量較大的繁忙干線:由于受到安全管理和運(yùn)量的雙重壓力,在繁忙干線施工時(shí),要點(diǎn)途卸材料的可能性幾乎沒有,必須放棄途卸過軌的方案,其余的與以上情況相同。
1.2 工具軌整道鋪設(shè)長鋼軌
工具軌換鋪就是利用少量的工具軌進(jìn)行整道,達(dá)到滿足大機(jī)進(jìn)入作業(yè)的初步平整狀態(tài)。具體做法為汽車上底碴攤鋪碾壓,再上足道碴,然后按照軌枕長度鏟車推槽至軌枕底面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下5~10cm,碾壓密實(shí)平整,推槽后道碴在溝槽兩側(cè)形成自然碴肩。再在溝槽內(nèi)掛線按照枕距抬擺軌枕,連接工具軌形成線路,小挖掘機(jī)立足于軌面上將兩側(cè)碴肩的道碴鉤入枕木盒及軌枕頭兩側(cè),充實(shí)道床進(jìn)行小機(jī)群整道至初步平整狀態(tài)。一般需要裝載機(jī)小挖掘機(jī)各一輛、小搗固機(jī)兩臺(tái)、25m標(biāo)準(zhǔn)軌4根、熟練線路工人50人攜帶線路工具為一個(gè)作業(yè)面為宜,每日完成300m線路,抬擺軌枕時(shí)4人一組,每人平均一根軌枕,抬鋼軌時(shí)25m鋼軌50人分列兩側(cè),每米一組兩人可輕松完成任務(wù)。再在初步平整的道床上進(jìn)行拖拉或推送或途卸長鋼軌作業(yè),后續(xù)工序?yàn)槠胀ㄗ龇?,不再贅述?/p>
應(yīng)用介紹:工具軌整道是所有人工鋪軌的基礎(chǔ)工作,主要在于道床的初步整理成型,為長鋼軌換鋪提供平整穩(wěn)固的道床。其特點(diǎn)在于能夠節(jié)省大量的工具軌使用和周轉(zhuǎn)及收料的過程,無論是長鋼軌拖拉,還是推送,或者要點(diǎn)途卸過軌入槽,一旦長鋼軌入槽釘聯(lián)后可供自輪運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備相對快速的運(yùn)行通過,廣泛應(yīng)用于新建線路困難地段、營業(yè)線改造及臨近營業(yè)線的軌道施工中。由于機(jī)械的工作效率基本固定,而人工工具軌整道機(jī)動(dòng)靈活,可以通過大量人員短時(shí)間內(nèi)完成計(jì)算工程量,也經(jīng)常適用于搶工時(shí)的軌道施工。
1.3 拖拉長鋼軌入槽
拖拉長鋼軌入槽是在完成工具軌整道的道床枕木上或者掛線擺放到位的軌枕(荒道)上,利用裝載機(jī)牽引,在軌枕承軌槽上擺放輥輪輔助鋼軌運(yùn)行拖拉鋼軌到位,逐個(gè)卸除輥輪鋼軌入槽的鋪軌方式。一般每根500m長鋼軌的整體重量為30t,50裝載機(jī)的牽引力一般為15~16.5t,輔助以輥輪,兩臺(tái)裝載機(jī)即可完成。
應(yīng)用介紹:拖拉長鋼軌入槽的方法主要應(yīng)用于由于大型鋪軌機(jī)械作業(yè)困難地段的長鋼軌鋪設(shè),還適用于較小工作量的長鋼軌鋪設(shè),因?yàn)榇笮弯佨墮C(jī)械調(diào)配于成本核算不經(jīng)濟(jì)而使用。由于裝載機(jī)在經(jīng)過初步整道的軌枕上行走通過時(shí)對經(jīng)過整理而未鋪鋼軌的道床碾壓導(dǎo)致不平整,造成部分空跳枕,進(jìn)而傷害軌枕,所以一般不輕易使用。
1.4 人機(jī)結(jié)合推送長鋼軌
人機(jī)結(jié)合推送長鋼軌是在完成工具軌整道的道床枕木上或者掛線擺放到位的軌枕(荒道)上,利用長鋼軌推送裝置推送,在軌枕承軌槽上擺放輥輪輔助鋼軌運(yùn)行將長鋼軌推送到位,逐個(gè)卸除輥輪鋼軌入槽的鋪軌方式。如果是經(jīng)過工具軌整道的道床,在鋼軌入槽的同時(shí),按照“隔五緊一”的方式連接鋼軌扣件后,推送列車即可繼續(xù)運(yùn)行至下一根軌節(jié)位置處重復(fù)循環(huán)進(jìn)行鋪設(shè),一般每日可以推送長鋼軌2~3km。
應(yīng)用介紹:推送長鋼軌的鋪軌方法必須在經(jīng)過工具軌整道后的初步平整道床上進(jìn)行,可以保證其向前循環(huán)運(yùn)行的行進(jìn)速度。它的優(yōu)點(diǎn)在于相對于其他大型設(shè)備的大量購置費(fèi)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、操作簡單、調(diào)配簡便,能夠汽運(yùn),尤其是在無法依賴既有線路時(shí),它的工作方向是向前推送。適用于經(jīng)過初步整理的道床、無碴軌道施工以及隧道施工,為防止侵線,營業(yè)線施工需在4.2m以上線間距的地段使用。
2 機(jī)械換鋪——工具軌排換鋪法鋪軌
機(jī)械換鋪為目前應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)的機(jī)械鋪軌方法,是利用汽車運(yùn)輸攤鋪底碴及線路底層道碴,碾壓平整后,利用鋪軌機(jī)或鐵路架橋機(jī)等自輪運(yùn)行起重設(shè)備將在基地釘聯(lián)組裝好的工具軌排鋪設(shè)在線路上的鋪軌方法,然后再利用長軌車放送和換軌車換軌或推送裝置推送等方式換鋪長鋼軌。鋪軌機(jī)鋪設(shè)軌排的效率一般為1.2km/d,根據(jù)目前長鋼軌運(yùn)輸車輛T11車每列運(yùn)輸14km、普通改裝平板每列運(yùn)輸12.5km的運(yùn)輸能力,一般按照兩個(gè)作業(yè)面計(jì)算,需要工具軌至少30km,按照鋪軌任務(wù)總量,工具軌越多越好。
應(yīng)用介紹:機(jī)械換鋪可以應(yīng)用在除營業(yè)線小半徑改造及無碴軌道施工外的所有有碴軌道施工中,是目前最為普遍的鋪軌方式。目前幾乎所有的鐵路施工工程局都具備鋪軌機(jī)械及施工能力,其優(yōu)點(diǎn)在于施工機(jī)械普及,設(shè)備調(diào)配容易,施工工序程序化,操作簡便。相對于機(jī)動(dòng)靈活的人工鋪軌,其劣勢在于需要一個(gè)規(guī)?;绦蚧匿佨壔刂危枰罅康墓ぞ哕?,其周轉(zhuǎn)及收料程序相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)工,并且無法跨越施工;相對于單枕連續(xù)法其劣勢在于其基地工序繁雜,需要一個(gè)流水化的釘聯(lián)線,多出一道工具軌排的組裝工序,基地占地面積相對較大;在現(xiàn)場施工中多出了長鋼軌換鋪的工序,施工作業(yè)能力僅相當(dāng)于單枕連續(xù)法施工的一半。
3 機(jī)械直鋪——單枕連續(xù)法鋪軌
單枕連續(xù)法鋪軌就是利用長鋼軌一次性直鋪機(jī)械在攤鋪好底碴或完成底層道碴攤鋪的線路上完成長鋼軌拖拉、機(jī)械直接布枕、方枕、長鋼軌入槽、擺放扣件、走行后進(jìn)行下一軌節(jié)鋪軌循環(huán)的鋪軌方式,是目前應(yīng)用的機(jī)械化程度最高、最為先進(jìn)的鋪軌方式。單枕連續(xù)法鋪軌主要在于機(jī)械及其操作,目前國內(nèi)應(yīng)用的設(shè)備主要有CPG500型、DPG500型、CYP500型、WZ500型、PC-NTC型、SVM1000型鋪軌機(jī)組。機(jī)組適用于鋪設(shè)高速鐵路鋼軌和軌枕,采用單枕連續(xù)作業(yè)法,機(jī)型為鋼軌鋪設(shè)和軌枕布設(shè)一體機(jī),主要由履帶式鋼軌拖拉機(jī)、主機(jī)(包括作業(yè)車、輔助動(dòng)力車)、枕軌運(yùn)輸車組、車載龍門吊及其動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。以CPG500型為例,每日可以完成長鋼軌鋪設(shè)2km,長鋼軌鋪設(shè)好的后續(xù)工序與普通做法相同,不做贅述。
應(yīng)用介紹:單枕連續(xù)法鋪軌能夠應(yīng)用于幾乎所有新建有碴鐵路的施工,尤其是在路基拉通、作業(yè)面暢通的情況下,如果能高質(zhì)量地完成道碴攤鋪及儲(chǔ)備,隨后輔助以小型挖掘機(jī)回碴,小機(jī)群整道至大平大順保證運(yùn)行速度,將以2~4km/d(晝夜)的工作速度向前循環(huán)作業(yè),其工作效率非常高。單枕連續(xù)法在臨近營業(yè)線施工時(shí),CPG500型為例,需要在4.2m及以上的線間距外施工,因?yàn)殇佨墮C(jī)組最大寬度(掛運(yùn)狀態(tài))3247mm,長軌拖拉機(jī)的最大寬度(工作狀態(tài))3325mm,而鐵路基本建筑限界為2440mm(自線路中心),根據(jù)以下計(jì)算:
假設(shè)線間距為4m:(4-2.44=1.56m)<(3.325/2=1.6626m),鋪軌機(jī)組半寬將侵入營業(yè)線基本建筑限界。
假設(shè)線間距為4.2m:(4.2-2.44=1.76m)>(3.325/2=1.6626m),鋪軌機(jī)組半寬滿足營業(yè)線基本建筑限界。
機(jī)組距離軌面的最大高度(工作狀態(tài))為4730mm,能夠滿足幾乎所有鐵路6550mm的基本建筑限界。
基本尺寸:機(jī)組總長度(作業(yè)狀態(tài))約566mm,車輛自重(含運(yùn)輸支架、龍門走行軌等)≤25.0t,單輛車最大載重量55.0t(本方案實(shí)際裝載量48t),鋼軌裝載量:無碴道床鋪設(shè)作業(yè)時(shí)裝載量10根500m長鋼軌(2.5km),有碴道床鋪設(shè)作業(yè)時(shí)裝載量8根500m長鋼軌(2km),軌枕裝載量3360根(2km)。晝夜施工時(shí)需要準(zhǔn)備兩組枕軌運(yùn)輸車,一列在線路上鋪設(shè)時(shí),另一列在基地裝料后立即送到鋪軌作業(yè)處就近等待,避免運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生占道沖突。與機(jī)械換鋪相同的是單枕連續(xù)法鋪軌需要一個(gè)鋪軌基地,但是只要滿足長鋼軌倒裝存放和軌枕錨固存放的生產(chǎn)功能即可,相對于換鋪法鋪軌基地減少了軌排釘聯(lián)和存放的生產(chǎn)功能,也大大減少了基地建設(shè)用地,節(jié)省了建設(shè)成本。鐵路工程因?yàn)榻ㄔO(shè)地點(diǎn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、地形條件、施工干擾、營業(yè)狀態(tài)、工期形勢等因素的影響各有不同,軌道施工受作業(yè)面提供、橋涵隧缺口完成、便道干擾排除、營業(yè)線施工等因素影響較大,所以如何根據(jù)工程的自身特點(diǎn)選用合適的鋪軌方法是又快又好完成施工任務(wù)的重要保證。如何在因?yàn)槭芨鞣N因素影響而不得不趕工的情況下制定正確的軌道搶工方案,確保為后續(xù)電務(wù)施工提供流暢的作業(yè)面,保證開通任務(wù)的完成,是軌道施工能力的重要體現(xiàn)。
作者簡介:王維斌(1981-),男,甘肅蘭州人,供職于中鐵二十一局集團(tuán)路橋工程公司,研究方向:土木工程。
(責(zé)任編輯:小 燕)