京九線換枕機(jī)群換枕大修施工探討

張興平 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司阜陽工務(wù)段

1 概述

京九線既有Ⅱ型軌枕鋪設(shè)于1997 年，運(yùn)行速度160 km/h，年通過總重 1.2 億 t，至 2021 年底，累計(jì)通過總重已達(dá) 30 億t，現(xiàn)場調(diào)查顯示：超75%的軌枕出現(xiàn)不同程度的縱裂、環(huán)裂現(xiàn)象，超65%的螺旋道釘發(fā)生銹蝕縮徑等結(jié)構(gòu)病害，對行車帶來較大安全隱患。目前，京九線集中修每年僅安排50個施工天窗，僅僅利用大修列車承擔(dān)換枕施工，每年最多完成25 km 左右的換枕任務(wù)；經(jīng)核算，要完成120 km 的換枕任務(wù)，需要5 年左右的周期。為盡快消除設(shè)備安全隱患，2021 年，在集團(tuán)公司工務(wù)部指導(dǎo)、支持下，我段積極謀劃，科學(xué)認(rèn)證，統(tǒng)籌全段資源，以時不待我、敢為人先的決心與勇氣，探索全新的換枕施工組織模式，加快隱患整治進(jìn)度，彌補(bǔ)大列換枕能力不足的問題。

2 換枕機(jī)群換枕大修主要施工工藝

實(shí)施換枕機(jī)群換枕大修，首先面臨的挑戰(zhàn)就是卸枕問題。調(diào)研結(jié)果顯示，目前有三種卸枕模式：即人工卸枕、換枕機(jī)卸枕、軌道吊機(jī)卸枕。由于京九線為電氣化線路，護(hù)欄網(wǎng)距離鋼軌只有3.8 m，路肩為硬化路面，人工卸枕將面臨大面積破壞護(hù)欄網(wǎng)、路肩，造成新軌枕傷損、電化立桿保護(hù)困難等不利狀況；由于京九線沿線沒有工務(wù)大修軌料基地，不具備軌枕錨固及裝車條件，施工所需軌枕只能通過300 km外的上海大機(jī)運(yùn)用檢修段九龍崗基地錨固及裝車，涉及換枕機(jī)裝載安全、貨票運(yùn)輸及長距離運(yùn)輸存在安全隱患；通過對各種不利因素的梳理、分析及安全風(fēng)險(xiǎn)研判，全方位考量及方案比選，最后采用較為安全、高效的卸枕方案—軌道吊機(jī)卸枕。在集團(tuán)公司工務(wù)部統(tǒng)籌協(xié)調(diào)及兄弟單位的大力支持下，2021年京九線集中修首次采用機(jī)車牽引20 輛軌道吊機(jī)平板車卸枕施工。

2.1 軌枕錨固

施工所用軌枕在上海大機(jī)運(yùn)用檢修段九龍崗基地統(tǒng)一錨固，由上海大機(jī)運(yùn)用檢修段專業(yè)人員承擔(dān)。采用錨固劑進(jìn)行錨固，錨固后螺旋道釘?shù)姆剑▓A）臺高出承軌臺面0 mm～2 mm，凈留孔深度不小于160 mm，螺旋道釘與承軌臺面保持90°，螺旋道釘無歪斜，錨固料無外溢。螺旋道釘錨固后，每孔抗拔力必須達(dá)到60 kN～100 kN，錨固后漿料飽滿，無凹下積水現(xiàn)象，外溢漿料鏟除干凈。

2.2 卸枕施工

2021 年京九線集中修準(zhǔn)備階段首次在集團(tuán)公司采用機(jī)車一次性牽引20輛平板車卸枕施工，通過卸枕前現(xiàn)場精準(zhǔn)放樣，現(xiàn)場一比一模擬卸枕區(qū)段環(huán)境及卸枕數(shù)量，確保卸枕數(shù)量均勻，電容枕按點(diǎn)到位，從根本上確保了卸枕效率、施工安全。為了減少機(jī)車短駁次數(shù)，施工所用軌枕在九龍崗基地裝車后起貨票運(yùn)至阜陽北站，封鎖前申請機(jī)車將軌枕列車運(yùn)行至前方站等待。封鎖時機(jī)車牽引軌枕平板追蹤進(jìn)入施工地段，機(jī)車帶道人員根據(jù)制定的卸枕停車位置示意圖確認(rèn)停車位置，按照軌道吊臂長，一度停車：單號卸枕28 根，雙號卸枕27根；二度停車：單號卸27根，雙號卸28根，以此類推。卸枕時，繩索扣須放置在螺旋道釘?shù)撞?，避免掉落砸壞路肩和造成軌枕傷損。卸下的軌枕應(yīng)與路肩成30°～45°角統(tǒng)一擺放整齊，輕擺輕放，嚴(yán)禁超建筑限界，一次按5 m～10 m 小范圍移動，如需整體前移，機(jī)車帶道人員須正確對位，避免對位不準(zhǔn)浪費(fèi)卸枕時間。如卸枕中吊機(jī)遇到電化支柱或電務(wù)設(shè)備無法卸枕時，帶班負(fù)責(zé)人根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮機(jī)車、吊機(jī)與供電支柱或行車設(shè)備位置，保證每臺吊機(jī)都能同時卸枕，加快卸枕進(jìn)度。地面配合卸枕人員把墊枕方木條回收干凈，統(tǒng)一放置于平板上，加固在吊機(jī)作業(yè)區(qū)，以便后續(xù)使用；捆綁軌枕鐵線須全部帶離線路，嚴(yán)禁遺留線路上。

根據(jù)卸枕平板換長確定卸枕地段長度及數(shù)量，即卸枕長度計(jì)算公式為：

L—一度卸枕長度（m）；

hj—機(jī)車換長系數(shù)；

Lj—機(jī)車長度（m）；

np—平板車數(shù)量；

hp—平板車換長系數(shù)；

Lp—平板車長度（m）；

即卸枕數(shù)量計(jì)算公式為：

n=hp×Lp×nm

n—卸枕數(shù)量（根）

hp—平板車換長系數(shù)；

Lp—平板車長度（m）；

nm—P60無縫線路Ⅲ型軌枕每公里數(shù)量，1 667根/km。

2.3 換枕施工

換枕機(jī)群換枕施工流程：辦理封鎖→換枕機(jī)上道就位→逐根松取扣件→開龍口（抽出舊枕）→扒砟、抽出舊枕→換入新枕→人工輔助上扣件→回填石砟→搗固→檢查石砟情況→檢查記錄線路質(zhì)量→開通線路。

封鎖命令下達(dá)后，配合換枕機(jī)作業(yè)的輔助人員上道松卸扣件，拆8 留1，換枕機(jī)同步上道就位。根據(jù)換枕機(jī)操作人員的能力確定數(shù)量，區(qū)間100 根/臺、橋面內(nèi)60 根/臺。換枕機(jī)開挖龍口，抽出龍口舊枕。下道的舊枕拋出護(hù)欄網(wǎng)外，嚴(yán)禁超限或靠壓軌旁設(shè)備及各類纜線。若龍口位置有電容枕或過軌電纜時，開挖前應(yīng)及時聯(lián)系設(shè)備管理單位，派人到現(xiàn)場與施工單位人員雙方共同監(jiān)督檢查，輕挖或探挖確認(rèn)電纜位置；龍口開挖完成后，逐根抽出舊枕，然后逐根換入新枕，依次推進(jìn)作業(yè)。每次換入新枕后，人工輔助及時上好扣件，方正軌枕。換枕過程中如遇電容枕時，在設(shè)備管理單位配合人員到位后拆除連接線，再將舊電容枕抽出，待換枕至原位時插入新電容枕，通知設(shè)備管理單位配合人員接好連接線。換枕結(jié)束后，換枕機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的次日計(jì)劃及停放位置依次前移。

2.4 線路整修

換枕結(jié)束后，換枕機(jī)依次向次日換枕地段前移，大機(jī)進(jìn)入當(dāng)天換枕地段作業(yè)；大機(jī)配置為：D8+WD+D9+PZ,第一臺搗固車采用精確法進(jìn)行起、撥、搗，兩次插鎬，夾持時間0.6秒，第二臺采用自動順平法搗固,當(dāng)天搗固時，線路標(biāo)高嚴(yán)禁高于既有標(biāo)高，第二、三天以再次以精確法進(jìn)行搗固（穩(wěn)定方式采用慢速重穩(wěn)）。振動頻率35 Hz，垂直預(yù)加載10.0 MPa，保養(yǎng)預(yù)置下沉量10 mm。

3 強(qiáng)抓關(guān)鍵，著力提升施工效果

3.1 重?cái)?shù)據(jù)

傳統(tǒng)的大修換枕模式，從施工上僅對軌道的相對平順性進(jìn)行恢復(fù)，一方面不能測量并控制線路的絕對位置，對線路長波不平順的控制精度不夠，對線路平縱斷面及列車運(yùn)行的整體平順性無法保障，作業(yè)后現(xiàn)場大軌向存在較多，后續(xù)還需要安排進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)整治。另一方面，大機(jī)作業(yè)前線路測量方法單一，主要使用水準(zhǔn)儀對軌道縱斷面進(jìn)行測量，計(jì)算數(shù)據(jù)。同時，測量點(diǎn)間隔 10 m，測量及人工標(biāo)注起撥道量準(zhǔn)備工作比較繁重，也存在人工標(biāo)記錯誤的可能，且不利于持續(xù)改善軌道線形。換枕機(jī)群換枕統(tǒng)一利用慣導(dǎo)和四維進(jìn)行精確測量，對線形進(jìn)行優(yōu)化處理。

3.2 提質(zhì)量

以往大修換枕施工質(zhì)量基本按大修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，對TQI 沒有具體要求，今年換枕機(jī)群換枕施工同步對TQI 提出了量化要求，確保大維修設(shè)備質(zhì)量達(dá)標(biāo)達(dá)優(yōu)同步實(shí)現(xiàn)。只有目標(biāo)一致，行動才能一致，大修換枕作業(yè)在確保安全正點(diǎn)開通、不晃車的基礎(chǔ)上引入大修TQI指標(biāo)，為大維修一體化奠定了目標(biāo)基礎(chǔ)，提升大維修質(zhì)量。

3.3 交精品

首次在集團(tuán)公司內(nèi)提出設(shè)備大修施工“一次性達(dá)優(yōu)”，利用慣導(dǎo)、四維測量后，按照設(shè)計(jì)線形進(jìn)行優(yōu)化，提升大修施工質(zhì)量，確保設(shè)備一次達(dá)優(yōu)，完成“零工作量”交接，達(dá)到大修換枕施工精品交接的要求。

4 結(jié)論

4.1 質(zhì)量

2021 年京九線集中修采用換枕機(jī)群換枕施工是集團(tuán)公司首創(chuàng)，在工務(wù)部具體指導(dǎo)下，從科學(xué)編制施工方案入手，精心謀劃卸枕運(yùn)輸交路，把控卸枕、換枕、恢復(fù)線路、階梯提速等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在實(shí)戰(zhàn)中優(yōu)化和完善方案，拾遺補(bǔ)缺，不斷探索、勇于創(chuàng)新，按計(jì)劃安全、正點(diǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效完成了京九線上行 K755+000～K745+000 計(jì) 10 km 換 枕 任 務(wù) ；11 月 22 日WX999281國鐵集團(tuán)軌檢車檢測京九上行線人工換枕地段無二級分超限，綜合檢測換枕地段平均TQI 為4.11，區(qū)段最小TQI達(dá)3.02，達(dá)到了大修地段TQI控制在5.0之內(nèi)的目標(biāo)要求。

4.2 效率

對比純?nèi)斯Q枕，一個天窗點(diǎn)內(nèi)完成換枕100根，需投入至少200 個勞動力，換枕機(jī)換枕平均作業(yè)效率約100 根/臺，3人即可完成。換枕機(jī)換枕作業(yè)不受制于人的體力，操作人員經(jīng)過常規(guī)實(shí)作培訓(xùn)，就能達(dá)到較為熟練的程度，投入機(jī)械數(shù)量越多，完成工作量越大，效率大幅度提升，考慮安全控制及恢復(fù)線路等因素，單位天窗使用換枕機(jī)數(shù)量宜控制在15臺左右；對比大修列車換枕，換枕機(jī)扒砟板可以將枕底下200mm內(nèi)道床刨松，道床彈性得到明顯改善，也可同步降低軌面標(biāo)高，優(yōu)化線路平縱斷面，提升運(yùn)行整體品質(zhì)。

4.3 效益

對比純?nèi)斯Q枕，人工工費(fèi)按200元/人·天計(jì)，費(fèi)用約24萬/km，10 臺換枕機(jī)按市場價(jià)估算，總價(jià)約500 萬，按十年折舊，每年工作150 天計(jì)算，每天的折舊費(fèi)1.76 萬。按一個操作+四個輔助人員/臺計(jì)，人工費(fèi)用+油料費(fèi)油2.2萬，總費(fèi)用約4萬/km，換枕機(jī)換枕較人工換枕每公里綜合工費(fèi)節(jié)省至少20萬元；對比大修列車換枕，換枕機(jī)換枕對施工駐地和施工環(huán)境要求更低，流動性更加靈活，施工組織更加快捷方便，節(jié)省的費(fèi)用會更高。