液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工藝研究

劉敏捷

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京　100043）

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液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工藝研究

劉敏捷

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京100043）

摘要：針對廣珠鐵路SG-3標段部分線路的單線鋪軌施工難度大、材料倒運費用高等難點問題，為了節約施工成本、提高鋪架效率，充分利用既有資源，在施工實踐中研發了一種新型液壓龍門式軌排鋪軌機，采用該設備在施工實踐中形成了較為新穎的軌排鋪軌機鋪軌施工工藝。新型液壓龍門式軌排鋪軌施工工藝涉及原理、方法、勞動力、質量、安全和效益等多個方面。將新研制的設備及相應工藝應用到廣珠鐵路建設中，降低了每公里鋪軌成本，有效節約了工程造價。研發的液壓龍門式軌排鋪軌機和相應工藝可為廣珠鐵路后期建設以及同類工程建設提供一定的有益參考。

關鍵詞：軌排；液壓龍門式；鋪軌機；施工工藝

DOI 10.3969/j.issn.1672-6375.2016.05.028

0　引言

我國在鐵路軌道施工方面已經取得了諸多成果，并在實踐工程中得到良好應用［1-2］。鐵路軌道需要特殊的鋪軌設備，才能有效降低人工鋪軌造價高、效率低的不足。近些年來，鐵路鋪軌技術和工藝也在日新月異，諸多實用的鋪軌裝備以及工藝應用到實際工程中［3、4］。新建廣珠鐵路復工工程SG-3標段軌道工程（鋪架Ⅱ標），正線折合單線長160.3 km，設計時速120 km/h，有碴道床。廣珠鐵路鋪架Ⅱ標，不直接與既有線相接，只有在鋪軌Ⅰ標完成鋪軌后才能采用PJ32型等懸臂鋪軌機或傳統龍門式鋪軌機進行鋪軌施工。若采用人工鋪軌，鋼軌、砼枕進入路基困難，效率低，成本高，不能滿足廣珠鋪架Ⅱ標鋪軌施工需要，如何克服以上難題，值得工程施工人員深入思考。

根據廣珠鐵路SG-3標段控制工程的分布，總體鋪架施工采取了多段鋪架口平行實施輪胎運、架梁，架梁完成后實施鋪軌機鋪軌的施工方案。為節約施工成本，提高鋪架效率，克服材料倒運運費高昂，解決鋪軌難題，充分利用既有資源，在施工實踐中摸索形成了新型液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工法，研究了一種新型液壓龍門式軌排鋪軌機，完成了廣珠鋪軌施工任務。本論述針對液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工法進行詳細介紹，可為該工程后期建設以及同類工程建設提供一定的有益參考。

1　工法介紹

1.1工法特點

與傳統鋪軌龍門架及鋪軌機相比，液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工法在設備轉場、設備構造簡單方面有較大優勢，全套設備均可通過公路運輸，設備簡單且維修方便。液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工法另一特點是在大型鋪設設備無法進場時，不需要大力人力進行人工鋪軌及材料倒運，大大縮短施工工期，減少施工成本，增加鋪軌施工質量。該工法設備操作方便，和架橋施工相似，運輸車司機、起重工和現場指揮人員有架橋機相關操作證的人員可以通用，只需要進行施工流程培訓，不需要進行專業技術培訓，實用性強。

1.2適用范圍

液壓龍門式鋪軌機鋪軌施工適用以下條件下的鋪軌施工：

（1）適用搶工期時，前方無軌道系統條件下增加工作面，用公路架橋機架橋，公路運梁臺車運梁條件下的軌排鋪設；（2）適用礦山、地方專用線未和軌道交通系統連接的用公路架橋機架橋，施工現場設備只能用公路運輸的軌排鋪設；（3）適用于橋梁較多，線路較短，大型鋪軌設備無法發揮效率的軌排鋪設；（4）適用于需要軌排鋪設的城市軌道交通。

2　工藝原理

液壓龍門式軌排鋪軌機由四大部分組成，分別為：液壓鋪軌龍門吊、可移動工具軌排、軌排運輸作業平車（鋪軌機2號車）、鋪軌作業平車（鋪軌機1號車）。四個組成部分分別實現如下幾個方面的功能和作用：1.軌排組換裝、吊鋪；2.鋪軌機前移；3.軌排組裝運；4.液壓鋪軌龍門吊對位；5.液壓鋪軌龍門吊起落（前移）；6.排對位聯接。各組成部分的工藝原理如下所述。

2.1液壓鋪軌龍門吊

鋪軌龍門吊實現如下功能：一是實現軌排組由軌排運輸作業平車換裝到鋪軌作業平車；二是將鋪軌作業平車上的軌排起吊鋪設到地面。

該鋪軌機的鋪軌龍門吊是采用DJ180型公鐵兩用架橋機配套的倒裝龍門架加以改裝而成的，主要是將原有起吊鋼絲繩部分、吊具部分進行改造，以滿足軌排倒裝的要求。

對龍門吊鋼絲繩進行改造，包括鋼絲繩長度改造及加裝定滑輪。鋼絲繩長度改造后，既要保證龍門吊能夠起吊6層軌排高度，又要保證在鋪軌作業中軌排能夠吊落至地面。圖1是改造后的龍門架鋼絲繩實物圖。

圖1　改造后的龍門架鋼絲繩

倒裝龍門架需頻繁起落軌排，且運梁臺車在軌排下方穿行，傳統釣鉤安全風險大，也不能同時起吊6層軌排，為滿足需要，對吊具進行重新加工改裝，見圖2所示。

圖2　軌排吊具工況

2.2可移動工具軌排

工具軌排作為鋪軌機前移的輔助軌道以實現鋪軌機的前移。鋪軌機前移的功能實現包括工具軌排的制作及牽引裝置的選配。工具軌排設計長度為25 m，簡易軌排總重量不超6 t重。排軌示意見圖3所示。工具軌排的移動是靠一臺ZLC50裝載機的牽引來完成的，工具軌排和裝載機用兩根25 mm鋼絲繩連接，兩根鋼絲繩一端掛在裝載機的牽引鉤上，另一端分別掛在工具軌排兩根鋼軌端部的孔上。

圖3　25 m工具軌排

2.3軌排運輸作業平車

軌排運輸作業平車（鋪軌機2號車）實現軌排裝運。軌排運輸作業平車由DJ180型公鐵兩用架橋機配套的YT180型運梁臺車與特制軌排托運平板改裝組合而成，車高1.3 m，車體寬2.32 m。軌排運輸作業平車由運梁臺車提供動力自力行走。運梁臺車自帶動力。

由于TJ180架橋機的二號車是分體式的，由兩個運梁臺車組成，運輸橋梁時利用橋梁本身作為車體，兩個分體的運梁臺車做轉向架形成一個整體，實現橋梁的運輸，而軌排是柔性的，作為車體無法保持運輸過程平穩，達不到運輸安全要求，需要剛性托板。為此特制了軌排托運平板，托運平板做車體和兩個運梁臺車做轉向架組成軌排倒運車。考慮到公路運輸方便，長25.997 m的車體設計為三段拼裝而成，使用時組裝成整體，運輸時拆解成三段。

2號車軌排托運平板分為3段，三端的長度分別是8 862 mm、10 925 mm、6 210 mm。兩個轉向架的中心距為：21 238 mm，2號車長度：28 964 mm，寬度：3 200 mm。軌排運輸作業平車既可作為鋪軌機2號車倒運軌排，也可用于其他路料如砼枕運輸。

2.4鋪軌作業平車

鋪軌作業平車（鋪軌機1號車）實現如下功能：

（1）液壓鋪軌龍門吊對位；（2）液壓鋪軌龍門吊起落（前移）；（3）排對位聯接；鋪軌機的1號車同樣由DJ180型公鐵兩用架橋機配套的YT180型運梁臺車與特制軌排托運平板改裝組合而成，并且針對鋪軌作業加裝功能部件，主要加裝改造項目有鋪軌龍門吊運輸支架及軌排接頭聯接工作臺。運梁臺車自帶動力。

鋪軌機1號車不僅要將軌排從軌排運輸列車上倒運到鋪軌龍門吊下面，而且要支承、移動鋪軌龍門吊并對位，軌排托運平板上需要加裝鋪軌龍門吊支承支架。

軌排接頭聯接工作臺的作用是實現在水平和豎向調整工具軌排鋼軌頭，以便與下落的軌排相聯接。施工時工作平臺上存放備用的鋼軌夾板、夾板緊固配件和施工過程中需要的工具。工作臺下面兩邊各掛一個15T的電動倒鏈（用于調整軌排端部的高度，配合上夾板），一邊掛一個電動扳手，用于緊固夾板螺絲。工作臺下方接運梁2號車的電源為電動工具提供工作電源。

3　施工工藝、勞動力和材料設備

3.1施工工藝流程

液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工藝操作要點如下：

（1）基地軌排組裝及現場鋪軌準備；

（2）軌排運輸；

（3）軌排倒裝至鋪軌作業平車；

（4）鋪軌作業平車裝載軌排駛到工具軌排上，平整支墊點，落下液壓鋪軌龍門吊；

（5）鋪軌液壓龍門吊起吊一排軌；

（6）鋪軌作業平車退出工具軌排后方；

（7）裝載機捆掛工具軌排前端，等候鋪軌作業平車退出工具軌排停至已鋪軌排上；

（8）裝載機開始拖拉工具軌排，同時鋪軌液壓龍門吊下落軌排；

（9）拖拉工具軌排25 m，下落軌排就位；

（10）聯接魚尾板；

（11）軌排前端下落與工具軌排聯接；

（12）工作臺調整接頭高低和方向，使工具軌排與已鋪軌排聯接平順，同時，鋪軌作業平車前駛至已鋪軌排上；

（13）鋪軌作業平車收起液壓龍門吊；

（14）鋪軌作業平車托帶液壓龍門吊前行，駛入工具軌排。重復鋪軌流程。

其中，軌排組倒裝工藝和鋪軌作業工藝分別見圖4和圖5所示。

圖4　軌排組倒裝工藝

3.2勞動力組織

根據使用設備功能以及配合作業范圍，液壓龍門鋪軌機組機組勞動力組織見表1所示。

3.3材料與設備

工法中涉及的材料和設備，見表2所示。機車、平板車、10 t移動龍門吊可以滿足鋪軌基地軌排組裝及1 km組裝運輸需要，裝載機用來拖拉簡易軌排及個別地段臨時平砟，倒裝龍門吊用來將軌排由平車列車倒裝至鋪軌平板上方，鋪軌龍門吊、鋪軌作業平車、鋪軌工具軌排用來現場鋪軌。該鋪軌機組可鋪設25 m及12.5 m標準軌排，可全天候獨立工作，作業最小曲線半徑600 m，單班鋪軌0.45 km。

表1　勞動力組織表

表2　鋪軌施工設備配置表

4　質量控制和安全措施

4.1質量控制措施

質量控制措施，主要遵循《鐵路軌道施工及驗收規范》［5］（TB102302-96）和《鐵路軌道工程施工質量驗收標準》［6］（TB10413-2003）相關規定。

鋪軌機設計制造過程的質量控制，主要采取的必要措施，包括：

（1）堅持自主設計的所有設備及部件必須由有相關資質的設計單位進行設計復核后才能生產；

（2）堅持所有配件在有制造資質的單位監控下進行生產；

（3）所有參與生產的人員有相關生產的崗位培訓合格證；

（4）所有生產工序有第三方進行質量檢查并核發工序生產合格證。加工配件進行檢查后核發配件產品合格證，組裝的部件檢查后核發部件產品合格證，整機檢查合格后核發整機產品合格證。不合格產品不得進入下一道工序；

（5）嚴格整機調試制度，根據性能要求進行調試，使整機達到設計要求，達不到要求的地方必須改進，直到達到要求為止，調試過程要認真做好記錄，以便使用人員了解機械性能；

（6）規范磨合期設備使用保養制度，使設備平穩通過磨合期，提高設備使用壽命。

對于鋪軌施工質量控制，主要采用如下措施：

（1）軌縫按規定尺寸用軌隙片預留。與己鋪軌排連接后，新鋪軌排應立即對中撥正，偏離中線不得大于50 mm；

（2）鋼軌端部和連接配件應涂油，墊圈開口朝下。接頭螺栓力矩應符合規范要求；

（3）鋪軌過車后的3 d內，每天應按規定的力矩復緊一次接頭螺栓。各鋼軌接頭螺栓的擰緊度應相等；

（4）鋼軌接頭處的軌面高差和軌距線錯牙：國家鐵路的正線和到發線不得大于1 mm，其他線和地方鐵路、專用鐵路、鐵路專用線不得大于2 mm；

（5）應嚴格掌握中線，偏差值不得大于10 mm，確認無誤后，再落地就位。砼寬枕間距，偏斜允許偏差±20mm，連接軌排時不得在鋼軌接頭處墊碴調整高程。軌排就位時先下落與已鋪軌排連接的一端，安裝好接頭夾板及接頭螺栓后再下落軌排中部和前端就位，避免擾動道碴帶；

（6）軌縫質量檢驗，應以軌縫檢算值為準，按規范規定計算確定；

（7）新鋪的軌道，其預留的軌縫尺寸宜當日檢查，并將檢查結果的總偏差量記入工程日志，在次日鋪軌時加以調整消除；

（8）竣工工程軌縫質量宜成段檢查，成段長度不宜大于1 km。檢查結果應符合后面相關規定；

（9）檢查段內實際軌縫的平均值，按軌縫檢算值為標準，允許偏差為±2 mm；

（10）軌溫小于當地歷史最高軌溫時，不得有連續3個及以上的瞎縫；

（11）不得出現最大構造軌縫；

（12）鋪軌機通過后，應進行鋼軌接頭補齊聯接工作，鋼軌端部和聯接配件應涂油后再安裝、補齊上好螺栓、彈簧墊圈、墊板，調正軌枕位置，按規定扭矩擰緊接頭螺栓（50kg/m軌要求300 N·M，60kg/m軌要求400 N·M），防止螺栓松動、軌縫失調、丟失聯結配件，墊圈開口應朝下；

（13）隨著鋪軌機的前進，完成接頭處理工作后，應按規定程序組織一班人，進行人工粗撥線路，對正中線撥正，偏離中線不得大于20 mm，使曲線目視圓順，直線順直，保證后續鋪架機械車輛安全運行，防止軌道偏離線路中線過大的誤差積累，給以后軌縫調整造成困難；

（14）現場鋸軌鉆眼應保證鋸軌截面平整、螺栓孔圓滑，鋸軌長度允許偏差為±6 mm，截面允許偏差為軌頭左右0.5 mm，軌底左右1 mm，上下為1 mm。鉆眼孔徑偏差為±1 mm，位置允許偏差為1 mm。

4.2安全措施

工具軌排拖拉時，首先檢查鋼絲繩及捆掛狀態，確認牢靠后，方可拖拉。拖拉指揮人員與裝載機司機要密切配合并明確拖拉速度，隨時注意工具軌排的工作狀態，發現異常及時停車。拖拉過程中，工具軌排兩側禁止站人。拖拉工具軌排接近位置時，裝載機減速拖拉，以防工具軌排竄出。

軌排換裝時，立龍門架時應有人統一指揮，升降架將龍門架頂起后不準動車。禁止龍門架懸空騎在升降架上進行對位作業。立好龍門架后，應再次檢查各腿支墊情況，用硬質木楔將空隙處塞實，以確保四角受力均勻。龍門架支腿聯接螺栓應上齊上緊，插腿銷應安裝穩妥。軌排吊起后，要稍作停留并檢查龍門架是否有下沉、變形或制動不良現象，確認安全后再進行倒裝作業。機車推送軌排對位時，要對準吊點位置，并預先將吊鉤捆好，以防止軌排碰撞。捆千斤繩應先掛雙頭后掛單頭。千斤繩要上下垂直，不得絞花和兩股互壓等。起吊前要招呼周圍工作人員離開一定距離，以防意外。機車通過龍門架前，應先檢查線路上工具和他障礙物，并注意吊鉤和起升鋼絲繩等物是否影響機車通行，以防掛拉倒龍門架。

吊鋪軌排時，鋪軌機在每班使用前必須進行檢查和試吊，確認升降走行制動等良好后方可鋪軌。走行司機思想要集中，應經常檢查制動部位，并隨時注意指揮信號，鋪軌機在下坡道上作業應另加防滑措施。掛鉤人員不準提前上鋪軌機，應等鋪軌作業平車到位后，方可上去掛鉤。掛鉤人員選好吊點，掛好鉤后應迅速離開軌排，再指揮起吊。注意軌排移動，防止碰撞龍門框架。在軌排下落時，應注意鋼絲繩，防止跳槽。機前人員未全部離開前，禁止出軌排。軌排懸空時，下面禁止站人或通過。待軌排下落到離地面0.3 m時，工作人員方準靠近作業。軌排起吊和走行時要平穩，下落時不要左右傾斜。軌排接頭未對好前，禁止進入軌排內作業。安裝夾板時，禁止用手指引導入孔，以防擠傷手。在軌排落地時要防止壓腳。上螺栓時，要隨時注意指揮信號，鋪軌機行進前要迅速離開股道。后面補上螺栓，要隨時注意軌排車和鋪軌機的動向，發現來車要迅速離開道心。在線路上，禁止作業人員將工具和材料放在線路上休息，應隨時注意行車安全。

5　效益分析和應用實例

5.1效益分析

廣珠鐵路施工工期緊，橋群多，又有多處連續梁和長大隧道施工控制，需要公路運梁、多鋪架口架橋，經過方案比選，在鋪軌施工中采用自主研發的液壓龍門式鋪軌機。與人工鋪軌及大型高臂鋪軌機鋪軌方式對比，液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌在廣珠鐵路的應用避免了大量的材料二次倒運、減小設備攤銷成本、便于由公路運輸轉場從而加快了施工進度，綜合經濟效益顯著，每鋪軌1 km可節約施工投入約5萬元，在廣珠鐵路的鋪架施工中共節省施工成本398萬元。

5.2應用實例

針對分段平行架梁的施工方案及現場人工鋪軌材料倒運困難的施工現狀，在常規鋪軌機無法進場施工和人工鋪軌不具備條件的地段，如西江特大橋～鶴山段，虎跳門特大橋～升平大道特大橋等長大單線橋地段，均采用自行研制的液壓龍門式軌排鋪軌機進行工具軌排的鋪設。施工實踐如：

廣珠鐵路虎跳門特大橋12#墩-升平大道特大橋91#墩間（DK153+732～DK170+200）工具軌鋪設總長度為16.47 km，其中橋面鋪軌10.84 km、路基鋪軌5.63 km。均采用鋪軌機鋪軌，施工方案為：在鶴山基地組裝軌排，鶴山基地至現場采用機車推送平板運輸軌排，單列平板12個N17平板，一次裝軌排0.90 km，每天兩班鋪軌人員進行液壓龍門鋪軌機鋪軌。計劃19 d完成該段工具軌鋪軌，施工時間為2012年7月22日至2012年8 月10日。

虎跳門特大橋12#墩-升平大道特大橋91#墩間采用液壓龍門式鋪軌機鋪軌，解決了施工條件造成的困擾，軌排經過鋪架基地規范化組裝，并實施機械鋪軌，軌道質量得到控制，達到了設計及規范要求，施工安全卡控措施得當，工期滿足了廣珠公司的節點要求，全部鋪軌工程順利通過了監理簽證驗收及業主的肯定。

6　結束語

針對廣珠鐵路SG-3標段部分線路單線鋪軌施工難度大，材料倒運費用高的難點問題，處于節約施工成本，提高鋪架效率的目的，充分利用既有資源，在施工實踐中摸索形成了新型液壓龍門式軌排鋪軌機鋪軌施工工法，研究了一種新型液壓龍門式軌排鋪軌機，完成了廣珠鋪軌施工任務。論述中主要對新型液壓龍門式軌排鋪軌施工工藝的原理、方法、勞動力、質量、安全和效益等方面進行了詳細闡述，并將新研制的儀器及相應工法應用到實際工程中，取得了較好的應用。采用新設備和工藝每鋪軌1 km可節約施工投入約5萬元，在廣珠鐵路的鋪架施工中共節省施工成本398萬元。本論述提出的工法為廣珠鐵路后期建設以及同類工程建設提供一定的有益參考。

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［6］TB10413-2003，鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］.北京：中國鐵道出版社，2003.

作者簡介：劉敏捷（1983-），男，漢族，甘肅成縣人，大學本科，工程師，主要從事鐵路路基施工工作。

收稿日期：2016-3-23

中圖分類號：U215.6

文獻標識碼：A