邊遠(yuǎn)支線隧道機(jī)械全拋施工組織的探索與實(shí)踐

嵇民 馬海建 韓兵

提 要：利用大型養(yǎng)路機(jī)械對(duì)邊遠(yuǎn)支線隧道進(jìn)行道床機(jī)械換砟施工，改善隧道內(nèi)的線路狀態(tài)。本文以辛泰線隧道機(jī)械全拋施工為例，重點(diǎn)介紹隧道機(jī)械作業(yè)中的組織安排、施工特點(diǎn)及安全控制措施等要素，通過探索與實(shí)踐積累有效經(jīng)驗(yàn)，為今后大型養(yǎng)路機(jī)械隧道施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：辛泰線；隧道施工；大型機(jī)械作業(yè)；有效措施；施工組織

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.119

1 工程概況

辛泰線隧道至七十年代建成通車以來，全線17座隧道內(nèi)線路均沒有經(jīng)過清篩，線路道床嚴(yán)重板結(jié)，石灰?guī)r道砟風(fēng)化嚴(yán)重，69型淘汰型軌枕嚴(yán)重失效，行車安全系數(shù)下降。為徹底辛泰線隧道內(nèi)線路結(jié)構(gòu)，提升隧道內(nèi)線路品質(zhì)，集團(tuán)公司安排利用辛泰線集中修的方式對(duì)隧道內(nèi)失效軌枕進(jìn)行徹底整治。根據(jù)施工工期安排及隧道實(shí)際情況，研究確定施工原則由易到難，由短到長(zhǎng)，故選定本次施工隧道為西坡隧道、黑旺隧道、西桐古隧道、望子山隧道、新村隧道、太河隧道、北牟隧道、鎮(zhèn)后隧道、城子隧道計(jì)9座隧道。

2 既有設(shè)備情況

2.1 線路

2.1.1 平面

本次隧道地段直線隧道1個(gè)，曲線隧道2個(gè)，部分曲線隧道6個(gè)，最小曲線半徑500米，其中半徑1500米的曲線1個(gè)，半徑800米曲線2個(gè)，半徑600米曲線4個(gè)，半徑500米曲線1個(gè)。

2.1.2 縱斷面

本段線路最大坡度6.6‰。

2.1.3 線路允許速度

K16+341-K41+233間60km/h，K41+233-K46+200間70km/h，K46+200-K55+301間60km/h，K64+987-K91+487間70km/h。

2.2 路基

本段線路路基半寬3.1m～3.8m。

2.3 道床

本段線路全部為單層碎石道床，道床厚度在40cm左右，道床頂寬3.1m～3.4m，邊坡1：1.75。隧道范圍內(nèi)道床嚴(yán)重臟污，臨近隧道位置K道床翻漿冒泥。

2.4 軌枕及扣件

本段線路隧道范圍內(nèi)既有鋪設(shè)XⅡ型鋼筋混凝土軌枕、Ⅱ型鋼筋混凝土軌枕或69型鋼筋混凝土軌枕，配置為1840根/km或1760根/km，Ⅱ型彈條扣件。

2.5 鋼軌及連接零件

本段線路隧道內(nèi)均鋪設(shè)50kg/mU71Mn鋼軌無縫線路，其余地段鋪設(shè)60kg/mU71Mn、60kg/mU75V鋼軌無縫線路。

2.6 隧道

西坡隧道 645米，部分曲線（半徑為1500m）；黑旺隧道564米，部分曲線（半徑為600m）；西桐古隧道329米， 部分曲線（半徑為500m）；望子山隧道244米， 部分曲線（半徑為800m）；新村隧道358米， 部分曲線（半徑為800m）；太河隧道545米， 直線范圍內(nèi)；北牟隧道506米，全部曲線（半徑為600m）；鎮(zhèn)后隧道547米，全部曲線（半徑為600m）；城子隧道305米，部分曲線（半徑為600m）。

2.7 電務(wù)設(shè)備

本段線路為半自動(dòng)閉塞系統(tǒng)。

3 施工組織

3.1 勞力組織

施工主體：濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段清篩一車間。

主體車間設(shè)指揮所1個(gè)、工隊(duì)4個(gè)，共計(jì)路工260人，勞務(wù)工200人左右，主要負(fù)責(zé)機(jī)械全拋配合作業(yè)、線路配合、線路整修。

（1）指揮所：擔(dān)任該工程的全面管理工作，確保生產(chǎn)組織過程合理，現(xiàn)場(chǎng)安全管理科學(xué)，施工質(zhì)量控制嚴(yán)格，后勤工作有序開展，施工團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)互助。

（2）清篩工隊(duì)：負(fù)責(zé)全拋線路配合、慢行地段施工防護(hù)、階梯提速階段線路保養(yǎng)等。

（3）整修工隊(duì)：負(fù)責(zé)扣件配合、綜合整修、整修地段線路巡養(yǎng)、軌道車運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

（4）機(jī)械工隊(duì)：負(fù)責(zé)搗固車、配砟車施工作業(yè)及日常檢修工作。

（5）綜合工隊(duì)：負(fù)責(zé)施工汽車車輛安排、調(diào)度、小型機(jī)具檢修、材料管理、工電配合、食堂管理和等工作。

3.2 施工安排

施工任務(wù)及順序：望子山隧道（244米）-新村隧道（358米）-太河隧道（545）-北牟隧道（506米）-西坡隧道（645米）-黑旺隧道（564米）-鎮(zhèn)后隧道（547米）-城子隧道（305米）-西桐古隧道（329米）合計(jì)全拋4043米。

（1）施工方向：?jiǎn)蝹€(gè)隧道全拋由北向南。

（2）施工工期：2017年7月25日-8月18日（天窗240分鐘）。

（3）施工車間：濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段清篩一車間。

（4）施工駐地：黑旺站（宿營(yíng)車、K車1列及清篩機(jī)組）。

（5）封鎖及限速辦法：道床全拋?zhàn)鳂I(yè)每日封鎖240分鐘，施工車輛從車站分組進(jìn)入作業(yè)地點(diǎn)，施工完畢開通后首列35km/h，第二列及4小時(shí)內(nèi)45km/h，后限60km/h至次日封鎖前（允許速度60km/h地段開通4小時(shí)后恢復(fù)常速），慢行長(zhǎng)度5000米，根據(jù)施工情況，需設(shè)兩處慢行。

3.3 機(jī)械配置

3.3.1 機(jī)械配置

重型軌道車1輛、普通軌道車4輛、路用平車1輛、清篩機(jī)1臺(tái)（備用1臺(tái)）、物料運(yùn)輸車4臺(tái)、搗固車3臺(tái)、配砟車2臺(tái)、穩(wěn)定車1臺(tái)、K車12輛。

3.3.2 施工作業(yè)車編組方案

（1）全拋機(jī)組：軌道車-灑水車-4輛物料車-排風(fēng)車1套-清篩機(jī)-排風(fēng)車1套-軌道車-5至8輛K車-軌道車-搗固車-配砟車-搗固車。

（2）補(bǔ)砟機(jī)組：軌道車-4輛K車-軌道車。

（3）搗固整修：配砟車-搗固車-穩(wěn)定車。

4 隧道道床全拋施工方案

4.1 施工方法

采用大型清篩機(jī)進(jìn)行道床拋砟作業(yè)后；清篩機(jī)拋砟同時(shí)后面牽引k車8輛卸砟，2臺(tái)搗固車、1臺(tái)配砟整形車恢復(fù)線路。

4.2 主要機(jī)械設(shè)備配置及編組

每日清篩機(jī)后編組4-8輛K車，前一天于施工駐地站進(jìn)行編組，封鎖前運(yùn)行至就近車站，封鎖后進(jìn)入封鎖區(qū)間作業(yè)。

4.3 線路測(cè)量

線路平縱斷面測(cè)控樁并進(jìn)行外業(yè)測(cè)量、內(nèi)業(yè)整理及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定工作。按設(shè)計(jì)所標(biāo)定的里程測(cè)量，并用油漆在相應(yīng)軌頂外側(cè)標(biāo)記測(cè)點(diǎn)位置，在軌腰外側(cè)標(biāo)記測(cè)點(diǎn)里程。使用水準(zhǔn)儀對(duì)既有線路縱斷面及測(cè)控樁進(jìn)行一次全面測(cè)量。

4.4 施工計(jì)劃、勞動(dòng)力組織、材料機(jī)具準(zhǔn)備工作

根據(jù)施工計(jì)劃，正確編制提報(bào)施工及車輛運(yùn)行計(jì)劃，及時(shí)向配合單位送達(dá)施工配合通知單。檢查并備全施工所需各種材料，提前運(yùn)輸?shù)轿?。檢查并配齊施工所需工機(jī)具，并做好檢修保養(yǎng)工作，確保性能良好。

4.5 作業(yè)程序

提前5日提報(bào)施工計(jì)劃→提前扒石砟及石砟裝袋（采用50cm的硬質(zhì)尼龍袋，石砟裝袋扎口后預(yù)留3—5cm以防石砟外漏）→配砟車扒皮→機(jī)械拋砟→支墊石砟袋→K車卸砟→人工回填道砟→搗固車、配砟車、穩(wěn)定車起、撥、搗、整形、穩(wěn)定作業(yè)→人工綜合整理。

（1）提前在砟肩處可再利用的清砟，將其裝入編制袋，每側(cè)每一根軌枕裝一袋石砟放在路肩上，其余清潔石砟裝筐堆放路肩存放。

（2）封鎖后，及時(shí)清理掉邊坡存在的污土和對(duì)機(jī)械運(yùn)行不利的障礙物，運(yùn)用配砟車的側(cè)犁將未清篩地段砟肩處可利用的石砟清理到離鋼軌外側(cè)1.3米外，從而減輕清篩機(jī)的工作量。

（3）機(jī)械拋砟及支墊石砟袋。①封鎖后開挖導(dǎo)槽坑，橫向5m，縱向1m，深度為枕下300mm（道床不足300mm時(shí)，挖至路基面），開挖后需用枕木頭支墊。②清篩機(jī)作業(yè)起、終點(diǎn)順坡范圍，凈砟裝袋堆放線路兩側(cè)備用，并不得侵入鄰線限界。③當(dāng)接收到施工封鎖的命令后，施工車輛進(jìn)入封鎖區(qū)間指定地點(diǎn)解體，清篩機(jī)下架接鏈，K車人員作好卸車準(zhǔn)備，其他車輛均按照指定地點(diǎn)進(jìn)入作業(yè)準(zhǔn)備狀態(tài)。④連接枕下導(dǎo)槽和挖掘鏈，完成作業(yè)工況轉(zhuǎn)換。⑤清篩機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)后開始拋床作業(yè)，作業(yè)時(shí)不作振動(dòng)篩分，將枕下泥砟全部挖出并拋棄。⑥清篩機(jī)作業(yè)過程中人工用石砟袋隨即支墊軌枕，一枕墊一，兩側(cè)對(duì)稱支墊，將軌枕墊起約150mm。順坡起終點(diǎn)，3至5塊板墊袋數(shù)量由3袋遞減，兩側(cè)對(duì)稱支墊，順坡率應(yīng)當(dāng)控制在10‰以內(nèi)。⑦人工在清篩機(jī)兩側(cè)同步清除上升、下降導(dǎo)槽下方殘留小土垅。⑧拋床操作中，清篩機(jī)主操作手需要時(shí)刻關(guān)注污土輸送帶驅(qū)動(dòng)壓力。為確保操作效率，應(yīng)當(dāng)安排工作人員對(duì)主污土帶與旋轉(zhuǎn)輸送帶連接處的污土進(jìn)行疏導(dǎo)，密切監(jiān)視輸送狀態(tài)，并及時(shí)通知主操作手控制作業(yè)速度。如若出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，需要停止挖掘操作，安排人員進(jìn)行清理。

收放車時(shí)基坑支墊要求：收放車時(shí)基坑處必須用石砟袋進(jìn)行支墊牢固密實(shí)，RM-80清篩機(jī)支墊2根枕，650清篩機(jī)支墊1根枕。

預(yù)留至少70分鐘清篩機(jī)停機(jī)收車和線路起整恢復(fù)時(shí)間，清篩機(jī)拋床純作業(yè)時(shí)間根據(jù)封鎖時(shí)間而定（封鎖時(shí)間減110分鐘左右），作業(yè)前運(yùn)行和準(zhǔn)備時(shí)間約25分鐘。

（4）K車卸砟。①開底門卸砟前必須確認(rèn)風(fēng)壓不少于300kPa，且卸砟時(shí)需由地面指揮，確認(rèn)道心卸足道砟而不過量確保安全。原始線路坡度超過5‰上坡時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少風(fēng)動(dòng)卸砟車附掛數(shù)量。②清篩機(jī)收車后立即以作業(yè)速度牽引風(fēng)動(dòng)卸砟車前行，完成龍口及人工作業(yè)地段補(bǔ)砟，并繼續(xù)前行，然后等待其它大機(jī)聯(lián)掛。

（5）人工回填道砟。k車卸砟后，先測(cè)量線路水平，如水平不良，先用齒條壓機(jī)進(jìn)行起道，人工打鎬，保證搗固車可通過，并立即組織人員將路肩堆放的清潔石砟回填至道床內(nèi)，可利用的石砟全部回填，為搗固車搗固作業(yè)做好準(zhǔn)備。

（6）線路起整作業(yè)。線路起整作業(yè)內(nèi)容主要對(duì)當(dāng)日換砟地段起整恢復(fù)、細(xì)整找平作業(yè)。2臺(tái)搗固車完成當(dāng)日清篩機(jī)清篩地段的起、撥道、搗固作業(yè)，必須確保線路水平、高低、方向良好，標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，達(dá)到線路達(dá)速條件。

4.6 換砟作業(yè)的主要工作重點(diǎn)

（1）人工支墊石砟袋。清篩機(jī)挖掘出導(dǎo)槽后，組織人員將預(yù)先準(zhǔn)備的石砟袋對(duì)應(yīng)墊在軌枕正下方，一枕墊一，墊袋一定要穩(wěn)固，避免倒塌，石砟裝載量要盡量一致。

（2）人工卸砟。清篩機(jī)開始作業(yè)后，當(dāng)k車進(jìn)入清篩地段，k車作業(yè)人員聽從地面指揮人員命令進(jìn)行卸砟。要設(shè)專人觀看底門卸砟量，底門卸砟嚴(yán)禁超量，以不接觸車軸為宜。

（3）在清篩機(jī)、k車過后，先測(cè)量線路幾何尺寸，確保線路的水平、高低不超限，人員進(jìn)行石砟串實(shí)，同時(shí)清理兩股鋼軌軌面、兩側(cè)的石砟及道心石砟的均勻，為搗固工作的進(jìn)行做好準(zhǔn)備。

5 施工重點(diǎn)及難點(diǎn)

5.1 隧道粉塵污染、能見度低問題

隧道內(nèi)全拋清篩時(shí)容易產(chǎn)生大量的灰塵，同時(shí)聚集在隧道內(nèi)不易排出，造成隧道能見度低。

5.2 隧道通風(fēng)、防毒問題

隧道內(nèi)的主要污染為廢氣污染和粉塵污染，因隧道內(nèi)施工車輛多，產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳排放量大，同時(shí)全拋?zhàn)鳂I(yè)揚(yáng)塵多，導(dǎo)致氧氣含量低、粉塵污染嚴(yán)重。即使增加排風(fēng)裝置及預(yù)灑水，但效果如何、作業(yè)人員人身安全是否等到保證，還需進(jìn)一步評(píng)估。

5.3 隧道半徑600米的線路施工安全問題

一是隧道內(nèi)半徑600米及以下的曲線地段較多（9座隧道在半徑600米及以下地段有5座，最小半徑500米），全拋施工全路首次（半徑600米及以下的非隧道曲線地段我局也未實(shí)施過全拋?zhàn)鳂I(yè)），沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。二是小半徑曲線作業(yè)安全控制難度大，沒有絕對(duì)把握。隧道內(nèi)即使布置照明，因施工時(shí)粉塵量大，容易造成視線不良及線路難以在天窗點(diǎn)內(nèi)恢復(fù)，導(dǎo)致線路水平、高低、方向等極易超限；再者全拋?zhàn)鳂I(yè)后曲線有下滑的安全隱患，容易造成施工機(jī)械脫線。

6 隧道防塵防毒措施

針對(duì)隧道內(nèi)空氣不流暢、氧氣含量低、施工粉塵多、大機(jī)尾氣易中毒等情況，大膽探索、勇于實(shí)踐，創(chuàng)造了“隧道作業(yè)安全七法”：

（1）灑水除塵法，施工前利用軌道車牽引裝滿水的油罐車2輛在隧道內(nèi)灑水除塵。

（2）水洗石砟法，施工前一日對(duì)K車進(jìn)行灑水、鋪蓋毛氈保持水分，以減少K車隧道內(nèi)卸砟時(shí)粉塵量。

（3）佩戴面具法，根據(jù)人員作業(yè)分工有針對(duì)性配置了全面罩呼吸器、防塵半面罩、防塵口罩、防煙塵護(hù)目鏡等防護(hù)面具。

（4）安裝凈化裝置法，對(duì)參與隧道作業(yè)的施工機(jī)械安裝了排放系統(tǒng)凈化裝置。

（5）配備通風(fēng)裝置法，隧道施工期間為增加隧道通風(fēng)強(qiáng)度，臨時(shí)增加了4套隧道施工通風(fēng)裝置。

（6）實(shí)時(shí)檢測(cè)預(yù)警法，配置4臺(tái)檢測(cè)警報(bào)儀，對(duì)一氧化碳濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、超標(biāo)預(yù)警。

（7）熄火等候法，根據(jù)作業(yè)流程節(jié)點(diǎn)，安排非作業(yè)車輛在隧道外等候，隧道內(nèi)車輛非作業(yè)時(shí)段均熄火等候，以減少尾氣排放。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過本次大型養(yǎng)路機(jī)械進(jìn)行辛泰線隧道全拋施工組織的探索與實(shí)踐，有效的解決了邊遠(yuǎn)支線隧道范圍內(nèi)的線路道床臟污狀態(tài)，改善了隧道地段線路縱斷面、平面，延長(zhǎng)了線路設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，為今后隧道范圍內(nèi)大型養(yǎng)路機(jī)械施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。