中東歐地區(qū)既有線修復(fù)鋪軌方法研究

邵展

（中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司，北京100038）

1 中東歐地區(qū)鐵路發(fā)展現(xiàn)狀

中東歐地區(qū)鐵路發(fā)展較早，客運(yùn)和貨運(yùn)路網(wǎng)基本完善，在該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要作用。隨著大宗貨流的重工業(yè)原料和產(chǎn)量下降，經(jīng)濟(jì)聯(lián)系向東部方向偏離，東西方向生產(chǎn)資料交換降低，過境貨流急驟下降。同時(shí)，公路運(yùn)輸在同期迅猛發(fā)展，擠占鐵路運(yùn)量和市場(chǎng)份額，鐵路運(yùn)輸?shù)男枨罅亢陀芰Υ蠓冉档?，各?guó)政府對(duì)鐵路的資金投入也逐步減少。

該地區(qū)鐵路設(shè)施多建于20 世紀(jì)70～80 年代或更早，為單線電氣化鐵路，鋼軌型號(hào)為49E1（S49），軌距為1 435 mm，軌枕以木枕為主，輔以少量混凝土，石砟以石灰?guī)r或火山巖為主，粒徑范圍為31～63 mm。由于建設(shè)時(shí)期較早，鐵路已運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，在運(yùn)行過程中缺乏必要的維護(hù)，致使線路狀況不佳，眾多影響運(yùn)營(yíng)速度和安全的不良狀況逐漸凸顯。常見的鐵路病害基本都有出現(xiàn)，如鋼軌磨損嚴(yán)重、石砟層翻漿板結(jié)、通號(hào)系統(tǒng)功能喪失、站臺(tái)等附屬設(shè)施陳舊破損等，已不適宜運(yùn)營(yíng)或無法滿足運(yùn)行速度和安全要求。目前，基本采用降速的方式提高行車安全性，急需對(duì)現(xiàn)有鐵路進(jìn)行現(xiàn)代化升級(jí)改造。

近年來，各國(guó)際多邊銀行和投資銀行加大了對(duì)該地區(qū)的投資力度，多以貸款形式支持該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加之鐵路運(yùn)行狀態(tài)提升的緊迫性以及鐵路運(yùn)力提升的必要性，近年來，各國(guó)已陸續(xù)開展既有鐵路的現(xiàn)代化升級(jí)改造。

2 常用鐵路鋪軌方式討論

2.1 人工鋪軌

人工鋪軌是一種較為原始的鋪軌方式，主要依靠人力和少量通用機(jī)械設(shè)備完成，施工過程靈活機(jī)動(dòng)，可依據(jù)工作量和作業(yè)時(shí)間靈活安排上場(chǎng)人力和設(shè)備數(shù)量，如我國(guó)經(jīng)常組織較大規(guī)模的人力在短時(shí)間內(nèi)完成重大工程任務(wù)。缺點(diǎn)是大量的人力使用會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)施工安全的風(fēng)險(xiǎn)和施工組織協(xié)調(diào)的難度，且無法長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)性高效率施工，無法滿足長(zhǎng)大里程的軌道鋪設(shè)任務(wù)。且在施工準(zhǔn)備階段，如鋼軌、軌枕和扣件等主材的運(yùn)輸就位等也需要較多的機(jī)械設(shè)備投入，整體經(jīng)濟(jì)性不具優(yōu)勢(shì)。一般用于靠近營(yíng)業(yè)線、場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸條件較好、總體工程量不大或者大型機(jī)械設(shè)備施工受限的情況。

2.2 換鋪法

換鋪法可應(yīng)用于所有有砟軌道施工，是當(dāng)前較為常用的鋪軌方法。該方法首先需要采用汽車運(yùn)輸?shù)理闹辆€路上進(jìn)行10～20 cm 底砟攤鋪、整平和壓實(shí)[1]，然后采用軌排吊車將組裝好的工具軌排順序鋪到底砟上，通過臨時(shí)連接使線路具備通行條件后，軌排運(yùn)輸車依次跟進(jìn)，以減少軌排吊車空行時(shí)間。在上砟整道及配砟搗固工序完成后，使用長(zhǎng)軌車按需求運(yùn)輸卸軌，再通過換軌車換軌或其他方式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)，最后使用收軌車回收工具軌。

該方法優(yōu)勢(shì)在于施工機(jī)械較為普及、調(diào)配設(shè)備相對(duì)容易、施工工序程序化、操作便捷。各項(xiàng)工作如底砟攤鋪、工具軌排組裝、鋪排鋪設(shè)和換軌作業(yè)可平行進(jìn)行，提高了施工組織方案的靈活性，能夠根據(jù)施工進(jìn)度合理安排，縮短各工種非必要的窩工和等待時(shí)間。

軌排組裝需要一個(gè)具有一定規(guī)?；c程序化的鋪軌基地作為支撐，并需要較大的場(chǎng)地面積以滿足材料存儲(chǔ)、內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)、軌排組裝和吊運(yùn)，且基地需具備鐵路通行條件，如設(shè)在鐵路沿線或新建臨時(shí)線路接入，增加了基地建設(shè)的臨時(shí)工程，進(jìn)而增加了建設(shè)成本[2]。同時(shí)，需配備走行起重設(shè)備和必要場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)和組裝設(shè)備，對(duì)工具軌需求量較大，增加了工具軌排的組裝及工具軌回收與周轉(zhuǎn)程序。

2.3 單枕法

單枕法又稱直鋪法，是目前機(jī)械化程度和鋪軌效率最高的鋪軌方法，集材料運(yùn)輸、布枕和鋼軌鋪設(shè)于一體，大幅度減少了輔助設(shè)備和人力的使用。同換鋪法相同，該方法也需要采用汽車運(yùn)輸?shù)理闹辆€路上進(jìn)行10～20 cm 底砟攤鋪、整平和壓實(shí)，利用牽引車將長(zhǎng)鋼軌從長(zhǎng)軌車上拖拉至線路兩側(cè)，運(yùn)用長(zhǎng)軌鋪軌機(jī)逐個(gè)布枕后，將長(zhǎng)鋼軌收至承軌槽一次性鋪設(shè)到位，入槽后緊固扣件。

該方法自動(dòng)化程度高、鋪軌速度快、人力需求少，在主材充足的情況下能夠不間斷持續(xù)施工。相對(duì)于換鋪法減少工具軌鋪拆等工作量，在既有鐵路擴(kuò)能改造施工過程中仍能保持鐵路段運(yùn)輸工作的開展，有利于提升鐵路運(yùn)輸效益。鋪軌工藝重點(diǎn)在于設(shè)備性能與人員操作，適合運(yùn)用于規(guī)模較大的長(zhǎng)鋼軌線路鋪設(shè)。

長(zhǎng)軌鋪軌機(jī)對(duì)線路縱坡有嚴(yán)格要求，難以適應(yīng)較大縱坡線路的鋪軌工作。與換鋪法的相似之處在于，單枕法鋪軌也需要一個(gè)鋪軌基地作為鋪軌的后方保障，與換鋪法不同的是，單枕法的鋪軌基地只需滿足長(zhǎng)鋼軌的進(jìn)場(chǎng)、存放，軌枕及扣件存放即可，無須配備工具軌排組裝和吊運(yùn)設(shè)備，減少了基地的建設(shè)用地，進(jìn)而降低了建設(shè)成本。

3 鋪軌方案選擇

由于該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)緩慢，并考慮到各國(guó)的負(fù)債和償還能力，外部貸款和內(nèi)部籌資的額度不大，難以支撐大型項(xiàng)目的實(shí)施，因此，多以中小型項(xiàng)目為主，如中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司承建的黑山Kolasin-Kos 段鐵路修復(fù)改造項(xiàng)目，項(xiàng)目合同額為701 萬(wàn)歐元，線路全長(zhǎng)9.864 km；塞爾維亞（GR-R）鐵路修復(fù)改造項(xiàng)目合同額為2 378 萬(wàn)歐元，線路全長(zhǎng)17.000 km；由法國(guó)某公司承建的塞爾維亞Jajinci-Mara Krsna段鐵路修復(fù)改造項(xiàng)目合同額5 400 萬(wàn)歐元，線路全長(zhǎng)58.000 km。根據(jù)該地區(qū)的工程特點(diǎn)，選擇合適的鋪軌方式對(duì)項(xiàng)目成本乃至項(xiàng)目的順利實(shí)施至關(guān)重要。

中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司承建黑山和塞爾維亞2 條鐵路修復(fù)項(xiàng)目時(shí)，選用了一種操作靈活且效率較高的鋪軌方法，根據(jù)其施工特點(diǎn)，稱之為多枕直鋪法。

4 多枕直鋪法施工方法

4.1 設(shè)備

4.1.1雙跨組合式龍門吊

該設(shè)備由2 座走行式龍門吊通過中間縱梁連接，采用燃油液壓驅(qū)動(dòng)，具備自主動(dòng)力，以預(yù)先鋪設(shè)的走行軌為軌道。具有60 組掛鏈和2 組鋼軌夾具，可用于成組單枕的吊運(yùn)和鋪放，也可用于36 m 軌排的拆除和鋪設(shè)。2 名操作手即可完成全部操作，通過平板車完成進(jìn)出場(chǎng)運(yùn)輸工作。設(shè)備作業(yè)場(chǎng)景如圖1 所示。

4.1.2收軌小車

該設(shè)備同樣采用燃油液壓驅(qū)動(dòng)，具有左右各一對(duì)輪組，輪組軸距可通過液壓調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在不同軌距下的運(yùn)行能力。豎向設(shè)有一套獨(dú)立液壓系統(tǒng)，可通過豎向的2 個(gè)支點(diǎn)支撐在軌枕上將設(shè)備自身和鋼軌一并抬起。通過橫向液壓系統(tǒng)調(diào)整鋼軌橫向位置將鋼軌放入軌槽。該設(shè)備體積小，可通過汽車或平板車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)完成后可就地存放，單人即可操作，節(jié)省了收軌工序的設(shè)備和人力成本。

4.2 鋪軌工序

4.2.1卸軌

多數(shù)既有線修復(fù)改造項(xiàng)目具備通行條件，可與業(yè)主或者鐵路管理部門協(xié)商獲準(zhǔn)將供貨商的運(yùn)軌列車牽引至線路上，直接卸載以避免二次倒運(yùn)工序。卸載時(shí)用夾具將2 根新軌一端分別固定在既有軌道上，緩慢行駛列車將鋼軌拖拽至軌道上，然后采用公鐵兩用車將其調(diào)整至設(shè)定位置暫存。

4.2.2走行軌鋪設(shè)

采用汽車運(yùn)輸?shù)理闹辆€路上并進(jìn)行10～20 cm 底砟攤鋪、整平和壓實(shí)后，使用安裝抓斗的公鐵兩用車將鋼軌調(diào)整至線路中心線對(duì)稱位置，調(diào)整軌距為3.8 m，隨后安排工人復(fù)核及精調(diào)，做好鋼軌的臨時(shí)連接和支撐固定措施，以保證雙跨組合式龍門吊在軌面上平穩(wěn)安全地行進(jìn)。走行軌鋪設(shè)時(shí)應(yīng)向鋪軌反方向鋪設(shè)100～200 m，留出雙跨組合式龍門吊往返運(yùn)輸軌枕的通行需求。

4.2.3布枕

雙跨組合式龍門吊隨軌枕運(yùn)輸平板車行進(jìn)至走行軌上方后，操作手啟動(dòng)設(shè)備緩慢下放輪組，待輪組與走行軌接觸良好后，抬升縱梁使設(shè)備與平板車脫離。操作雙跨組合式龍門吊行進(jìn)至運(yùn)枕平板車上方，人工將軌枕掛在縱梁掛鏈上，抬升縱梁將軌枕抬起后緩慢行進(jìn)至設(shè)定位置，并緩慢下放軌枕，定位準(zhǔn)確后將軌枕放置于底砟上，人工調(diào)整少量位置偏差較大的軌枕，按此步驟依次布枕。該設(shè)備一次性可吊運(yùn)60 根軌枕，布枕36 m，每臺(tái)班可布枕800～1000 m。

4.2.4鋪軌

布枕完成后將收軌小車放至鋪軌接頭處，作業(yè)時(shí)通過輪組在鋼軌上行走至合適的作業(yè)位置，該位置應(yīng)使支點(diǎn)支撐在2根軌枕上以保證其穩(wěn)定性，同時(shí)與上次作業(yè)位置間距不宜太大，確保設(shè)備能提起鋼軌。通過設(shè)備上的夾具鋼軌，啟動(dòng)豎向液壓系統(tǒng)將一側(cè)鋼軌抬起，同時(shí)通過橫向移動(dòng)后放入承軌槽內(nèi)，采用相同操作將另一側(cè)鋼軌放入軌槽，依次完成作業(yè)。

4.2.5后續(xù)作業(yè)

后續(xù)作業(yè)如鋼軌焊接、上砟整道、搗固等工序流程與其他鋪軌方法一致。

5 結(jié)語(yǔ)

多枕直鋪法工序流程簡(jiǎn)單，僅需雙跨組合式龍門吊、收軌小車以及其他施工必需運(yùn)輸和輔助設(shè)備。相對(duì)于換鋪法而言，場(chǎng)地要求簡(jiǎn)單，滿足材料存儲(chǔ)即可，無須修建鋪軌基地，省掉了軌排組裝、鋼軌換鋪以及工具軌的周轉(zhuǎn)和回收環(huán)節(jié)；相對(duì)于直鋪法而言，克服了長(zhǎng)軌鋪軌機(jī)對(duì)線路縱坡的嚴(yán)格要求，施工靈活性大幅度提升，設(shè)備成本大幅度降低。

該方法適用中東歐地區(qū)既有線改造項(xiàng)目的工程特點(diǎn)，兼顧工序流程簡(jiǎn)易、施工效率快速和設(shè)備成本較低的優(yōu)勢(shì)，是一種較為合理的鋪軌方法。