新建雙線鐵路有砟軌道無縫線路換鋪法施工技術(shù)改進

高娃

摘要： 本文在對換鋪法深入了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前新建雙線有砟無縫線路的施工特點和工程實例，介紹了對現(xiàn)有換鋪技術(shù)提出的改進思路，和自主開發(fā)的實用性裝置，在提高工效、降低安全風險、降低勞動強度、節(jié)省成本等方面取得了顯著的綜合效益，謹供同類工程參考。

Abstract： Based on in-depth knowledge of replacement track-laying method and combined with the construction characteristics and project case of the present newly built double-track ballast jointless line， this paper introduces the improvement idea of the current replacement track-laying method and the independently developed practical device， obtaining significant comprehensive benefit in improving working efficiency， reducing safety risk， reducing labor intensity and saving cost. This paper can provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞： 有砟軌道；無縫線路；500m長鋼軌；換鋪法

Key words： ballast track；jointless track；500m long rail；replacement track-laying method

中圖分類號：U215.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）09-0099-03

0 引言

換鋪法起源于營運鐵路舊線路無縫化改造，是將原有25m標準軌有縫線路全部更換長鋼軌并焊接所有軌縫形成無縫線路的施工方法。通過不斷總結(jié)，已形成較成熟的技術(shù)。

為提高列車行駛速度、減小列車振動、延長設備使用壽命、降低維修工作量，自上世紀九十年代開始，我國對既有營業(yè)鐵路線進行了大面積的無縫化升級改造，使行車速度普遍提高。近年來，新建時速120km/h以上的有砟軌道鐵路均按無縫線路標準進行建設。

有砟軌道無縫線路施工，是采用100m廠制定尺鋼軌，先經(jīng)專業(yè)焊軌廠焊接成500m長鋼軌運往鋪設工地，施工現(xiàn)場將500m長鋼軌鋪設在線路上，后經(jīng)現(xiàn)場焊接形成整區(qū)間或跨區(qū)間的無縫線路。

鋪設500m長軌是有砟軌道無縫線路鋪設施工的關(guān)鍵工序。目前，主要鋪設方法有單枕連續(xù)法和換鋪法。

單枕連續(xù)法是一種大型機械化鋪設施工方法，布枕、鋪軌等工序一次性完成，采用專用補碴列車和大型養(yǎng)護機械進行上碴整道作業(yè)，機械化程度高、施工速度快，該方法適用于平原地區(qū)在長大段落的新建路基、隧道、橋梁（必須提前架設完成）上直接鋪設無縫線路場合。

換鋪法是首先采用常規(guī)鋪架設備鋪設臨時線路，開辟鋪（軌）、運（輸）、架（梁）走行通道，保證預制“T”形梁的順利架設施工，經(jīng)工程列車反復壓道使線路基本穩(wěn)定后，再拆除25m標準軌換鋪成500m長軌的鋪設方法。該方法投入少，更適用于橋梁較多、路基較短的山區(qū)和水網(wǎng)地區(qū)的新建無縫線路及既有線有縫線路的無縫化改造等場合。

單枕連續(xù)法受機械設備購置和運轉(zhuǎn)成本的制約，現(xiàn)場鋪軌架梁頻繁交替作業(yè)等條件的局限，國內(nèi)應用較少。換鋪法具有成本低、適應性強的特點仍是目前國內(nèi)無縫線路鋪設施工的主要形式。

1 換鋪法施工方法簡介

采用常規(guī)軌行式鋪架設備（25m標準軌排鋪軌機和32m架橋機）以隨架隨鋪形成鋪架設備臨時通道（相當于提前形成一條既有線路），當具備一定長度、線路基本穩(wěn)定、連續(xù)鋪設500m長鋼軌等作業(yè)條件后，拆除25m工具軌（用于鋪設臨時線路的鋼軌，一般采用25m定尺鋼軌），換鋪500m長軌。

1.1 換鋪法工藝流程

換鋪作業(yè)時，需先將500m長鋼軌推送至鋪設現(xiàn)場并卸于線路道心，拆除工具軌并將其置于線路兩側(cè)，安裝500m長鋼軌并采用無縫夾具臨時連接。利用收軌小車將工具軌回收，運回鋪軌基地重新利用。換鋪法施工流程見圖1。

1.2 施工步驟及技術(shù)要求

1.2.1 施工準備

經(jīng)工程列車反復壓道，線路基本穩(wěn)定的條件下，對線路狀況進行調(diào)查，要求線路大致平順，道砟面低于承軌槽面2～3cm并與枕肩平齊，清除安裝扣配件處多余道砟；對換鋪里程做好測設和標記，按要求預留軌縫，避免出現(xiàn)大范圍竄軌。

1.2.2 裝、卸長鋼軌

每對長鋼軌工作邊向內(nèi)且對稱于運輸列車縱向中心進行裝車，列車兩端設置防止長鋼軌竄動的擋板，長軌運輸列車上設兩道長鋼軌鎖緊裝置。

機車推送長鋼軌運輸列車到達卸軌現(xiàn)場后進行準確對位，用一對鋼絲繩的一端分別通過鋼軌卡與長鋼軌連接，鋼絲繩的另一端固定在在線路上。在機車牽引長鋼軌運輸列車退行的同時將長鋼軌緩緩卸放在線路道心。

1.2.3 拆除工具軌

采用內(nèi)燃扳手拆除一對長鋼軌范圍內(nèi)軌排的鋼軌扣件后，將工具軌撥移至線路兩側(cè)限界以外的路肩上。

1.2.4 清理承軌槽

拆除工具軌后必須將承軌槽內(nèi)的道砟清除干凈，換橡膠墊板并擺放到位，確保長鋼軌順利入槽就位。

1.2.5 長軌入槽

組織多名工人，將500m長軌條從頭到尾逐漸撥到承軌槽內(nèi)，確保左、右股長軌接頭相錯兩不大于10cm。在長軌入槽后，根據(jù)實際情況，選用撞軌器或拉軌器來調(diào)整長軌位置和軌縫大小，第一對長軌端頭要與換鋪起點控制樁相對應。

1.2.6 安裝扣配件

長鋼軌調(diào)整到位后，逐一安裝扣件，鋼軌接頭采用無縫夾具連接。

1.2.7 回收工具軌

線路達到工程列車通行條件時，收軌列車進入現(xiàn)場，逐根回收工具軌及魚尾板、扣件等零散配件，并運回鋪架基地重復使用。

1.3 換鋪法存在的問題

換鋪法起源于既有線無縫化改造，大多由鐵路維修部門組織實施，可借助諸多的便利條件，如：利用既有線進行直接換鋪、25m鋼軌運輸回收專用車輛、各種養(yǎng)護維修工器具及設備等。

新建鐵路均由鐵路施工企業(yè)進行施工，特別是新建雙線鐵路，沒有既有線可利用，需分別鋪設臨時線路，工期長、成本高； 500m長軌在撥移時極易傾倒復位困難；沒有專用25m鋼軌運輸回收車輛（作用單一、利用率低），25m工具軌回收困難。

針對分別鋪設臨時線路工期長、成本高；長鋼軌傾倒不易復位；25m鋼軌回收困難等具體問題，對換鋪法進行了技術(shù)改進，收到了簡化施工、提高工效、降低成本的成效。

2 換鋪法技術(shù)改進

2.1 借助單側(cè)臨時線路鋪設雙線500m長軌

以往既有線無縫化改造施工，均是利用既有線路將500m長軌直接送至換鋪現(xiàn)場，將500m長軌卸在道心，逐根拆除25m鋼軌后，換裝500m長軌。

但新建雙線鐵路如先分別鋪設臨時線路，再換鋪長軌，則鋪設臨時線路成本高、耗時長。我公司大膽提出借助單側(cè)臨時線路（簡稱Ⅰ線）進行全線架梁施工，利用Ⅰ線，為另一側(cè)線路（簡稱Ⅱ線）提供500m長軌運輸通道，實現(xiàn)Ⅱ線直接鋪設500m長軌，Ⅰ線換鋪500m長軌的技術(shù)改進方案。

具體技術(shù)方案為：①先利用25m鋪軌機在Ⅰ線鋪設工具軌排形成臨時通道；②利用32m架橋機進行Ⅰ、Ⅱ線所有32m（24m）預制“T”梁架設，落梁后通過移梁作業(yè)使梁體在Ⅱ線就位；③利用Ⅰ線輸送Ⅱ線軌枕，卸于Ⅰ、Ⅱ線間，人工鋪設Ⅱ線軌枕；④500m長軌至鋪設現(xiàn)場，卸于Ⅰ線道心；⑤拆除臨時線路25m鋼軌（工具軌），撥移至道床兩側(cè)；⑥撥移500m長軌至Ⅱ線安裝就位；⑦500m長軌在Ⅰ線安裝就位，鋼軌接頭采用無縫夾具連接；⑧回收25m工具軌返回鋪架基地，重復利用。長軌鋪設完成后，開始進行上碴整道、應力放散、現(xiàn)場焊接、線路精調(diào)整理等后續(xù)施工作業(yè)。

2.2 500m長軌人工撥移抗傾倒裝置研發(fā)

在人工撥移長軌過程中，由于鋼軌太長，需人工分段正位撥移，一旦不慎發(fā)生鋼軌傾倒，再將傾倒的長軌糾正需要花費大量人工，費工費時、十分麻煩。有時還會引發(fā)人員傷害、損壞軌枕等后果。為方便長軌人工撥移施工，特發(fā)明一種“500m長鋼軌人工撥移抗傾倒裝置”，防止人工撥移時發(fā)生長鋼軌傾倒，降低施工安全風險，提高施工效率。

2.2.1 裝置構(gòu)成

長軌抗傾倒裝置，主要由底盤、軌底連接器等組成。見示意圖2。

2.2.2 長軌抗傾倒裝置的基本原理

①利用卡軌塊、螺栓將裝置固定在鋼軌軌底；②通過延長鋼軌重心至傾覆旋轉(zhuǎn)點之間的距離，提高鋼軌的抗傾覆力矩，提高鋼軌的穩(wěn)定性；③利用抗傾裝置移動方向前端設置的防鉆弧，可防止在撥移鋼軌時，鋼軌后部抬高、前部鉆入道碴。

2.2.3 使用效果

人工撥動長軌時，將勞動力集中在30～35m范圍內(nèi)，進行分段撥移作業(yè)效率最高、用工最省。在撥移長軌前，將2組抗傾倒裝置分別安裝在擬撥移段落的鋼軌底部，利用連接螺栓和卡軌塊裝置與鋼軌固定牢固。

人工向前撥移鋼軌時，撬棍在鋼軌后部插入道碴內(nèi)，向前撬移鋼軌，鋼軌受到向前傾倒的傾覆力矩，極易傾倒，采用抗傾倒裝置后，加長了鋼軌的抗傾覆力臂，直接增大了抗傾覆力矩，鋼軌不會發(fā)生傾倒。裝置前進端設有防鉆弧，可防止人工撥移鋼軌時前端鉆入道碴內(nèi)，從而減小了撥移阻力。

“500m長鋼軌人工撥移抗傾倒裝置”，設計合理、加工制作簡單、使用方便，能有效克服長軌人工撥移時，發(fā)生鋼軌傾倒現(xiàn)象。

該裝置已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利授權(quán)（ZL2013 2 0862116.7），見圖3。

2.3 25m鋼軌散放及回收裝置的研發(fā)

在換鋪法施工過程中，由于采用了P50（50kg/m）鋼軌進行架橋機走行線的鋪設，所以換鋪之后工具軌的回收重復利用成為了制約進度和成本的重要影響因素。

傳統(tǒng)鐵路工務（維修）部門在進行軌枕和鋼軌更換時會采用配備的鋼軌散放（回收）專用工程車，而一般鐵路施工單位因其作用單一、利用率低等原因均未配置，鑒于在沒有鋼軌散放（回收）專用工程車的前提下，25m鋼軌散放、回收作業(yè)，存在勞動強度大、安全風險高等問題，鑒于此，專門研發(fā)了一種“25m標準鋼軌散放回收簡易裝置”，達到提高工效、降低勞動強度、保證施工安全、節(jié)約施工成本的目的。

2.3.1 裝置的構(gòu)成

鋼軌散放回收裝置由底座、立柱、水平梁、電動葫蘆、鋼絲繩、吊軌鉗等組成，見圖4。

2.3.2 工作原理

①利用底座保持裝置穩(wěn)定，并擴散裝置對平板車面的壓力；

②利用套筒可改變立柱的工況方位；

③利用方位控制孔、方位控制銷，確定立柱的方位；

④利用走行梁為電動葫蘆提供走行軌道；

⑤利用鋼絲拉繩減輕走行梁設計重量；

⑥利用電動葫蘆（具有走行功能的卷揚機），實現(xiàn)鋼軌的提升、走行及下落就位；

⑦利用防落架阻擋鋼軌滑落，利用腋角提高防落架剛度。

2.3.3 使用效果

一般鐵路平板車長度為13.6m，運輸25m鋼軌時需兩輛平板車連接成一體。在每輛平板車上安置一個“鋼軌散放回收裝置”，每根鋼軌形成2個吊點。散放鋼軌時，軌道車（機車）牽引運軌平板車（列車），將鋼軌送至作業(yè)地點，兩側(cè)同時吊起鋼軌后向外移動至車體以外；釋放電動葫蘆鋼絲繩將下降至線路兩側(cè)地面，完成鋼軌散放作業(yè)?；厥张f軌時，軌道車（機車）牽引運軌平板車（列車）就位后，兩側(cè)同時提升鋼軌至車體平面以上，電動葫蘆向內(nèi)走行至落軌位置，釋放鋼絲繩使鋼軌就位，完成鋼軌回收作業(yè)。

“鋼軌散放回收裝置”經(jīng)現(xiàn)場使用（見圖5），不僅確保了在長軌換鋪完畢后工具軌可以及時收回，保證鋪架基地軌排制作的使用，還大大的降低了安全風險，可操作性強，節(jié)省了大量的專用設備購置支出，提高了既有設備的利用率。

該技術(shù)已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利授權(quán)（ZL2013 2 0862192.8），專利證書見圖5。

3 工程實例

山西中南部通道鐵路，西起山西省呂梁市興縣瓦塘，東至山東省日照港，線路全長1260km，是國內(nèi)首條設計軸重30t的雙線國鐵I級重載鐵路。中鐵十七局集團鋪架分公司擔負施工的DK1076+000至DK1279+700段鋪架工程，正線鋪軌長度403km，需架設簡支T梁6880片。

該工程采取了右線（Ⅰ線）采用換鋪法施工，左線（Ⅱ線）采用人工直鋪法鋪設長軌的施工方案。應用了自主研發(fā)的“長軌人工撥移抗傾倒裝置”和“鋼軌散放及回收裝置”。取得了顯著的工期提前30天、質(zhì)量全部達標、節(jié)省成本620萬元的綜合效益。

4 結(jié)束語

通過對傳統(tǒng)換鋪法施工技術(shù)進行必要的改進，使之在不添置大型專用設備的前提下，順利完成了雙線500m長軌的鋪設，擴大了換鋪法的適用范圍；通過“長軌人工撥移抗傾倒裝置”研發(fā)和應用，為長距離撥移500m長軌提供了方便，簡化了施工、降低了安全風險和勞動強度；通過“鋼軌散放及回收裝置”的研發(fā)和應用，滿足了工具軌回收的實際需要，節(jié)約了專用設備的購置費用、提高了工效、降低了安全風險。

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