既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業(yè)模式研究

雷海斌 LEI Hai-bin

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030000）

1 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業(yè)模式的適用范圍及適用范圍

2 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業(yè)模式的工藝原理

本作業(yè)模式通過引進(jìn)改裝后的挖掘機得以實現(xiàn)，在普通挖掘機的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，通過將既有鏟斗改裝成換枕裝置，實現(xiàn)抓取軌枕，方正軌枕作業(yè)。加裝扒砟裝置，實現(xiàn)扒出道砟、回填道砟、回收舊扣配件作業(yè)。加裝前后導(dǎo)向輪，保證換枕機械能夠在軌道上自由運行，不掉道。加裝配重鐵，保證換枕機械作業(yè)過程中的穩(wěn)定性等。

圖1 換枕機械構(gòu)造示意圖

3 施工工藝流程及方法

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3.2 施工方法

3.2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作包括標(biāo)定軌枕位置、機械上下道口調(diào)查、既有設(shè)備調(diào)查、軌枕錨固、預(yù)卸軌枕、既有設(shè)備臨時拆除等。

①標(biāo)記軌枕間距點。在兩股鋼軌內(nèi)側(cè)軌腰上用白色油漆標(biāo)記軌枕間距點。直線地段標(biāo)記軌枕間距點，以線路左股為基本股，后用方尺方正，左右股鋼軌間距點與相鄰鋼軌間距點呈矩形布置。曲線地段標(biāo)記軌枕間距點，以曲路下股為基本股，后用方尺方正，左右股鋼軌間距點與相鄰鋼軌間距點呈扇形布置。遇到線路上有電容、電務(wù)調(diào)諧區(qū)、區(qū)間信號機，原則上原軌枕位置不變，在標(biāo)記軌枕間距點過程中，遇到新軌枕位置和既有軌枕位置不在同一位置，需將前后新軌枕間距點進(jìn)行均勻調(diào)整，保證最小間距點不小于568mm，最大軌枕間距點不大于610mm。②機械上下道口調(diào)查。對施工地段沿線進(jìn)行調(diào)查，記錄能夠滿足換枕機械上下道和停放的地點，并會同有關(guān)設(shè)備管理單位進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)。③軌枕錨固。在場地進(jìn)行軌枕錨固，人工拌制硫磺砂漿，錨固方式為正錨。④預(yù)卸軌枕。采用路用平板車將錨固后的軌枕預(yù)卸至施工現(xiàn)場，卸Ⅲa 型軌軌枕時，軌枕平板車在上行線運行，換枕機械在下行線運行和作業(yè)，反之卸XⅢ型橋枕時，軌枕平板車在下行運行，換枕機械在上行線運行和作業(yè)，即換枕機械保持在軌枕平板車鄰線運行和作業(yè)。⑤既有設(shè)備調(diào)查與拆除。對既有線路進(jìn)行調(diào)查，將影響換枕的護(hù)輪軌、軌距拉桿、電容、調(diào)諧區(qū)引接線等安排專人進(jìn)行臨時拆除，換枕結(jié)束后進(jìn)行恢復(fù)。

3.2.2 松卸扣配件

每臺換枕機配備2 名地配人員，人工使用手持式充電式螺栓扳手，根據(jù)提前劃分好的工作任務(wù)，將每臺換枕機換枕區(qū)段前10 根軌枕扣件拆除全部拆除，其他軌枕按照“拆5 留1”的原則拆除舊軌枕扣件。

在傳統(tǒng)初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師常常依照教學(xué)目標(biāo)對知識內(nèi)容進(jìn)行合理講解，以讓學(xué)生可以有效規(guī)避做題障礙。然而傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)常常由于過于主動、全面，這樣勢必對學(xué)生邏輯思維能力的培養(yǎng)不利。因為初中生已經(jīng)具備一定的自學(xué)能力，面對問題常有較強的好奇心，為此，在實際教學(xué)中，教師就可以充分利用學(xué)生的這種好奇心，采取合理的方法引導(dǎo)學(xué)生主動參與到數(shù)學(xué)問題的思考與探究中，進(jìn)而有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

3.2.3 換枕機就位

天窗前一個小時臨時拆除護(hù)網(wǎng)，待確認(rèn)接觸網(wǎng)停電并接掛完畢地線后，專人指揮換枕機械從前期調(diào)查的指定上道口上道，并運行至換枕地段，換枕機械完成上道后，對上道口進(jìn)行臨時封閉。

3.2.4 扒出道砟、抽出舊枕

路基地段開口枕木從下行路肩外側(cè)抽出，橋梁、隧道地段從兩線間抽出，待扣件按要求拆除后，利用換枕機刮砟板將需要更換軌枕地段第1 空和第2 空的道砟扒出，道砟挖出深度以滿足軌枕能抽出為宜，然后用換枕機軌枕夾鉗將第1 根、第2 根軌枕抽出，之后再用道砟挖鏟向后扒出空檔中剩余道砟，使舊軌枕螺栓低于鋼軌底面，將第3 根、第4 根將舊軌枕抽出，抽出前4 根軌枕后用道砟挖鏟向后扒出空檔中剩余道砟，確保抽出軌枕后空檔距離大于1 根軌枕的長度。從第5 根軌枕開始，換枕機夾鉗夾持舊軌枕向后移動至空檔處使軌枕螺栓低于鋼軌底面，將舊軌枕旋轉(zhuǎn)90 度與鋼軌平行從道心取出。

3.2.5 穿入新枕

待第5 根舊軌枕取出后，將新軌枕用夾鉗夾持，從空檔處與鋼軌平行方向放入，使軌枕螺栓低于鋼軌底面并旋轉(zhuǎn)90 度，移動至提前標(biāo)記新軌枕間距位置擺正軌枕并夾持等待安裝扣件，安裝好扣件，繼續(xù)下一根軌枕更換的施工，取舊枕、入新枕，依次順序更換，直至到下一臺換枕機接口位置。

3.2.6 安裝扣配件

人工輔助換枕機，按照鋼軌標(biāo)記的白油漆，細(xì)調(diào)新軌枕位置，軌枕應(yīng)方正。軌枕位置調(diào)整到位后，人工先安裝扣件并將螺栓帶帽，示意換枕機夾持軌枕向下稍微移動空出軌底與承軌槽間隙放入橡膠墊板，橡膠墊板放入后換枕機夾持軌枕向上緊貼軌底，人工用手持式電動螺栓扳手緊固螺栓，螺栓緊固后換枕機松開夾鉗。

3.2.7 回填道砟、復(fù)緊扣件

待新枕全部穿入后，利用換枕機對不均勻的道砟進(jìn)行均勻散開，人工輔助換枕機用鋼叉將道砟回填到軌枕盒內(nèi)，確保大機搗固順利進(jìn)行，最后將軌枕面和鋼軌上塵土清掃干凈。第一臺大機搗固前及時將道砟回填到位，確保軌枕盒內(nèi)道砟飽滿，第一臺大機過后及時回填道砟，確保第二臺大機搗固質(zhì)量。第二臺大機搗固完畢后，收工時軌枕盒內(nèi)必須保持保證道砟飽滿，并保證砟肩寬度不小于450mm，堆高為15mm，以確保下一個天窗點大機復(fù)搗質(zhì)量。

3.2.8 大機搗固

在施工前一日，提前輸入既有線路數(shù)據(jù)和曲線要素，當(dāng)日換枕完畢后，兩臺線路搗固車進(jìn)入施工區(qū)段對線路進(jìn)行搗固，大機進(jìn)入線路前，要檢查施工地段線路水平、軌距，確保滿足大機進(jìn)入條件，方可作業(yè)。兩臺搗固車自西向東跟進(jìn)搗固。在搗固作業(yè)時，作業(yè)人員保持與搗固車不小于5m 的安全距離，前車和后車保持不小于10m 的安全距離，搗固完成后，兩車具備連掛條件后，距離被掛車10m時一度停車，以不超過3km/h 的速度平穩(wěn)連掛。更換軌枕施工線路搗固標(biāo)準(zhǔn)為施工當(dāng)天天窗內(nèi)大機搗固三遍，第一遍雙鎬，第二、三遍不少于一鎬，第二個天窗點內(nèi)再采用大機復(fù)搗兩遍，每遍不少于一鎬。然后前往指定地點處等候下次天窗搗固作業(yè)，依次循環(huán)，直至全部施工完成。

3.2.9 換枕機下道、回收舊料

換枕機作業(yè)完畢后，跨入鄰線待命，地配人員將已裝袋的舊扣配件放置在扒砟板上，專人指揮運行至指定下道口下道，停放機械，檢查機械狀態(tài)，等待下個天窗作業(yè)，恢復(fù)下道口護(hù)網(wǎng)。

4 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業(yè)模式的質(zhì)量控制

①標(biāo)點過程中，若遇特殊情況需均勻調(diào)整軌枕間距，則需保證最小間距點不小于568mm，最大軌枕間距點不大于610mm。②軌枕錨固質(zhì)量要求：1）錨固抗拔力不得小于60kN。2）螺紋道釘中心距離為214mm，誤差不大于±1mm。3）螺紋道釘垂直插入，無俯、仰、歪、斜；螺紋道釘圓盤底距承軌面：彈條扣件為0-2mm。4）錨固后砂漿飽滿，無凹下積水現(xiàn)象。③穿入新枕對位需準(zhǔn)確，細(xì)調(diào)軌枕位置，軌枕應(yīng)方正。④扣配件安裝按照標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ型軌枕扣配件安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，安裝后扣件扭矩符合要求。⑤避免抬高線路，施工過程中嚴(yán)禁墊翹鋼軌，扒砟深度滿足抽換軌枕要求。⑥回填道砟飽滿，收工時軌枕盒內(nèi)必須保持保證道砟飽滿，并保證砟肩寬度不小于450mm，堆高為15mm，以確保下一個天窗點大機復(fù)搗質(zhì)量。

5 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業(yè)模式的安全措施

①小型換枕機械作業(yè)前會同供電、電務(wù)等人員確認(rèn)換枕機走行徑路，在與供電部門確認(rèn)接觸網(wǎng)停電、地線掛設(shè)完畢后，施工負(fù)責(zé)人下達(dá)小型換枕機械作業(yè)命令，換枕機依次進(jìn)場。②履帶式換枕機械應(yīng)安裝橡膠保護(hù)裝置，小型換枕機嚴(yán)禁在并行橋兩線間行駛。③換枕機械作業(yè)時，機械操作手必須聽從引導(dǎo)員的指揮，施工人員不得站在機械臂旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，防止機械臂轉(zhuǎn)動或夾持軌枕脫落危及人身安全。④如遇機械發(fā)生故障時，視作業(yè)剩余時間安排相鄰機械將其剩余工作量完成，若故障換枕機械無法修復(fù)時啟動《機械故障應(yīng)急預(yù)案》，保證正點開通線路。⑤換枕機械作業(yè)時按工作量分工進(jìn)行施工，在供電部門確定的接觸網(wǎng)桿安全區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁施工，換枕機械作業(yè)臂嚴(yán)禁垂直線路運行作業(yè)。⑥換枕機械必須加裝限高裝置，限高4700mm。⑦施工中，遇影響施工進(jìn)度設(shè)備時，由施工單位會同相關(guān)設(shè)備單位及時拆除，施工結(jié)束前，恢復(fù)設(shè)備。⑧遇鄰線有補枕機械運行的情況，鄰線人員必須聽從機械引導(dǎo)組人員呼喚口令，及時下道。機械引導(dǎo)組人員必須在確保機械行進(jìn)路徑安全距離內(nèi)無人員、機具時，方可指揮機械運行。⑨所有機械轉(zhuǎn)臂時不得前后運行。運行時機械臂必須保持與線路平行。

6 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業(yè)模式的效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

采用采用小型機械群作業(yè)模式更換軌枕施工，現(xiàn)場施工人員減少易于管理、人均效率提高、天窗利用率提升、非天窗窩工人員及機械臺班減少等，本項目共有100094 根枕木需要更換，換枕每根成本減少42 元，共節(jié)約成本420萬元；配置項目管理人員減少2 名，節(jié)約管理成本20 萬；單個天窗人均換枕根數(shù)從5 根提升至15 根，效率提升200%，進(jìn)而提升了線路搗固車的使用效率，節(jié)約機械成本300 萬。機械卸枕卸枕距離遠(yuǎn)，能保證枕木在隧道有更多場地擺放，減少后期隧道枕倒運根數(shù)約16000 根；機械卸枕效率為人工2 倍，同時解決了人工卸枕不均勻?qū)е略黾拥惯\成本的情況，項目倒運及卸枕共節(jié)約成本154 萬元。共計節(jié)約成本894 萬元。

6.2 社會效益

該作業(yè)模式大大降低了現(xiàn)場作業(yè)人數(shù)，人員作業(yè)強度，便于施工管理，施工安全系數(shù)得到了大提高，施工范圍廣，推廣普及性高，可在既有線鐵路施工維修中廣泛推廣應(yīng)用，特別是困難的山區(qū)鐵路。在朔黃原平分公司成段更換軌枕施工中，有效解決了傳統(tǒng)“人海戰(zhàn)術(shù)”安全風(fēng)險高的問題，提高了作業(yè)效率，降低了施工成本，保證了施工質(zhì)量，確保了既有線運營安全，對類似工程具有重要的指導(dǎo)意義，社會效益明顯，得到了監(jiān)理和業(yè)主的一致好評。

7 應(yīng)用實例

7.1 工程概況

朔黃鐵路原平分公司成段換軌枕工程1 標(biāo)段，位于山西省忻州市原平市，起訖里程為朔黃線K4+000～K64+532，全長60.532km。朔黃鐵路大運量、大軸重、高密度的運輸模式，導(dǎo)致了各種軌道設(shè)備病害的快速發(fā)生、發(fā)展，其中軌枕裂紋、擋肩破損是最主要的設(shè)備病害之一，部分地段已達(dá)到嚴(yán)重?fù)p傷標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重危及行車安全，急需大修整治。既有朔黃鐵路下行正線軌道為60kg/m 鋼軌區(qū)間無縫線路。軌枕以鋪設(shè)Ⅱ型混凝土軌枕為主，軌枕按1840 根/km 標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)，護(hù)輪軌地段鋪設(shè)橋枕。全線以彈條Ⅱ型扣件為主，護(hù)輪軌地段為扣板扣件。本次設(shè)計將下行線Ⅱ型混凝土軌枕更換為Ⅲ型混凝土軌枕，護(hù)輪軌地段更換為ⅩⅢ型橋枕，主要工程量有換枕長度60.532km，更換Ⅲa型軌枕86776 根，新Ⅲ型橋枕13318 根，共計更換軌枕100094根。

7.2 施工情況及效果

采用小型機械群作業(yè)模式更換軌枕，在此工程施工過程中，朔黃線普遍4 個小時的天窗作業(yè)時間內(nèi)，機械卸枕平均每個天窗完成卸枕2000 根，為人工卸枕量的2 倍，同時且解決了人工卸枕不均勻，易損傷軌枕的問題。機械換枕每臺換枕機平均工作效率為40 秒/根，單個天窗平均完成換枕1400 根，為人工換枕量的3 倍，解決了人工換枕易抬高線路的問題，舊料回收不及時的問題，有效保證了換枕后線路的正常開通。機械倒運軌枕更是大大提高了橋梁地段換枕效率，有效保證橋梁地段換枕施工進(jìn)度。因此，采用小型機械群更換軌枕的作業(yè)模式具有較為廣泛的應(yīng)用前景和效果。

8 結(jié)束語

中小型機械換枕最顯著的特點就是預(yù)卸軌枕、拆除舊枕、更換新枕、大機搗固、道床整形、回收舊料和舊枕均采用機械化，相比人工換枕速度更快、精度更準(zhǔn)、質(zhì)量更高。本文以朔黃鐵路原平分公司成段更換軌枕工程1 標(biāo)段為背景，讓中小型機械成為成段更換軌枕的“主力軍”，改變了傳統(tǒng)的模式，新的作業(yè)方式在效率上相比人工提高了近3 倍，取得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益更具有較為廣泛的應(yīng)用前景和效果，值得推廣。