淺談挖掘機在鐵路橋梁及隧道集群式換枕的運用

李浩鵬，秦寬清

（中國鐵路南寧局集團有限公司柳州工務機械段，1.高級工程師，2.助理工程師，廣西 柳州，545007）

1 概述

在橋梁和隧道進行換枕作業，因受場地等制約。存在施工難度大、安全風險高，勞動效率低問題，雖然用進口大修列車取代人工換枕施工，可以做到安全、質量、進度有保障，但目前全國鐵路只有2臺，而國產大修列車的穩定性及作業效率不高，加之作業過后，增加較多的鋁熱焊，對線路后續保養不力。因此，選擇一種既能滿足施工進度和安全要求，又能減少焊頭給后續線路保養帶來難度的施工機械，是需要工務大修部門探索解決的課題。2017年，筆者所在單位在引進改造的挖掘機進行線路換枕后，將換枕擴展到橋梁和隧道內，取得良好效果。本文闡述實踐證明行之有效的挖掘機橋梁、隧道換枕辦法，期望對鐵路類似施工起到參考作用。

2 技術要求與施工前技術調查

2.1 技術要求

1）挖掘機操作手必須持有國家頒發的挖掘機特種設備操作證；

2）凡參與挖掘機換枕施工的挖掘機操作手、帶班負責人、配合挖掘機作業人員必須經鐵路安全教育培訓，并經考試合格后方可上崗作業。

3）挖掘機改造后須經相關安全、技術部門檢查確認合格。一是挖掘機要安裝有橡膠片的履帶式驅動，便于上下道和防止刮傷鋼軌；二是在挖掘機履帶前后端加裝定位導向輪，導向輪輪緣高度滿足過岔安全要求又要防止挖掘車掉道；三是挖掘機上加裝高度、左右旋轉限位器，防止在電氣化區段刮網和侵入鄰線；四是挖掘機工作機構具有360度旋轉功能；五是挖掘機要安裝耙砟板。

4）配備專用工具。如：改造能裝載25根及以上Ⅲa型枕的四輪平板車，隧道內吊枕的專用繩索及工具，鋰電扳手等。

2.2 施工前的技術調查重點掌握以下情況：

1）軌枕擺放條件。掌握隧道口外及橋梁外兩端有無滿足卸枕的場地，隧道內隧道邊墻距軌枕邊的距離，在滿足安全限界的情況下，能擺放多少Ⅲa型枕。

2）橋梁道床厚度。掌握橋梁道床厚度是否滿足挖掘機作業的350 mm要求，如果是鋼梁橋，與鋼梁橋連接的有砟地段是木枕，能計算換枕后石砟厚度是否滿足要求。

3）軌溫條件。掌握鎖定軌溫是否具備作業條件，作業前是否需要進行無縫線路應力放散。

4）石碴情況。掌握換枕施工地段是否缺砟，施工前或施工過程中是否需補砟。

5）線上障礙。掌握現場是否有影響挖掘機作業的電務、供電、通訊設備。

3 施工組織

3.1 卸枕作業組織

1）根據每日施工情況進行機具編組。原則上是機車+2裝枕平板車+1裝挖掘機平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機平板車+2軌道車。

2）核對封鎖命令并發車。現場帶班人員確認好停車位置，對好位。列車對位停穩后，卸料軌道車拆鉤卸料，挖掘機操作手可啟動挖掘機預熱。

3）橋梁地段根據技術調查情況，將新枕卸在橋兩頭場地寬闊處，隧道地段約60%-80%新枕卸隧道內，新枕與線路平行縱向靠隧道邊墻，其余部分卸在隧道外兩端。

4）卸完軌枕后，路用平板需清掃干凈，不準遺留碎石屑，同時要關好端門。帶班負責人確認挖掘機捆綁牢固、臺車清掃干凈、無人員上下，并與車長確認達到動車條件后，卸枕列車方能返回車站。

5）卸完枕后全面檢查軌枕及路料情況，確保卸枕后軌枕無超限、無翹頭現象，軌枕放置穩固。

3.2 換枕施工組織

1）挖掘機換枕施工流程：辦理封鎖→挖掘機上道就位→使用四輪平板車裝新枕→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，根據實際情況補砟→檢查記錄線路質量→開通線路。

2）施工前，清點好各換枕組的軌枕數量，原則上按每組25～30根枕安排，可根據裝、運枕數量和距離調整換枕數量。

3）換枕地段交通便利，挖掘機可以自行到位；否則要在施工前將其裝上路用平板車后利用封鎖點由機車牽引到施工地段。挖掘機就位后使用四輪平板車裝新枕，每層5～6枕，不超過5層。

4）配合挖掘機作業人員上道松取扣件，每隔8根預留1根安全枕不松扣件。扣件松取后用壓機將鋼軌抬起20 mm左右，以方便開挖攏口及抽出舊枕。

5）挖掘機開挖攏口，抽出攏口舊枕，橋上的舊枕擺放在作業方向的尾部線路上或空的四輪平板車上，隧道內的舊枕擺放在作業方向的前部線路上或隧道邊墻，開挖后前3根枕不上新枕，由下一組進行安裝。每次換入新枕后，人工輔助及時上好扣件，方正軌枕。

6）換枕后的混凝土軌枕配件要齊全、扣件配置正確、軌枕位置方正、對點，扣件恢復扭力矩。

7）換枕過程中如遇電容枕時，在設備管理單位配合人員到位后拆除連接線，再將電容枕抽出，等換枕至原電容枕位置時再原位插入，通知設備管理單位配合人員接好連接線。

8）換枕結束后，挖掘機依次向次日換枕地段前移，搗固車就位準備搗固；大機進入當日換枕地段作業前，應安排人員對線路幾何尺寸進行測量（靜態軌距偏差不超過+12 mm，-6 mm；三角坑偏差不大于30 mm；軌縫不大于30 mm；曲線目視圓順，無反超高），確保大機能安全進入該地段；配合換枕人員拉好換枕地段石砟，確保軌枕盒、軌枕頭、道心石砟飽滿，道心或邊坡石砟過多或過少地段，先用配砟車勻砟，勻不到位人工輔助均勻石砟。

9）用搗固車找平、撥正線路，穩定車跟隨進行線路穩定，保證搗固后的線路達到放行列車條件。如挖掘機不需要轉移，前移至次日換枕地段后就近存放。在區間或站區存放時，挖掘機盡量向遠離線路的方向傾斜，走行輪全部上好制動，并用墊木在輪子前后做好固定，防止溜逸。停好后前臂放下，前臂放下后支撐在地面。利用平板車運送挖掘機時，要按規定要求進行捆綁固定并經軌道車負責人檢查確認，防止裝載偏載或捆綁不牢固。

4 主要控制措施

4.1 質量控制措施

1）攏口開挖及軌面標高控制（以電氣化線路為例）：

（1）施工前，車間要掌握施工地段的接觸網導高值，制定有效的軌面標高控制措施。

（2）在接觸網導高已達臨界值區段，扣件松開后，將軌底的膠墊取出，不準在軌底墊螺帽來抬高線路標高。

（3）換枕時攏口前3根枕不得換入，給后一臺挖掘機換入；起端第一臺挖掘機從換枕起點后5 m處開挖，把枕木抽出再換入，挖松道床，降低軌面標高；挖掘機扒砟時，刮砟板開挖至最深（有過道電纜深度不足時除外）。

2）大機作業及抬量控制

（1）大機進入換枕施工地段前，先安排人員測量線路幾何尺寸，滿足進入條件后方可駛入。搗固車作業前先使用穩定車按最大下壓力240 KN，30 HZ震頻進行穩定作業，橋上翻漿板結和水平嚴重不良時禁止進行穩定作業。

（2）穩定車作業后，搗固車作業前，安排人員測量軌面標高，測量的數據提供給看道人員給出起道量，施工當天原則上攏口兩端按不大于2‰的順坡率進行順坡，中間線路根據線路標高情況預留10-20 mm的抬道量，滿足第2、3天大機保養作業的抬量，按既有線路恢復。

4.2 安全控制措施

1）挖掘機上道作業實行專人負責，每3～4臺挖掘機安排1名職工負責監控，勞務公司安排專人對挖掘機的運行、作業、擺放等安全事項負責。

2）挖掘機天窗點外必須在路肩以外寬闊地段停放穩固，同時上好制動。遇困難地段擺放距離線路較近時，必須及時報生產調度指揮中心，由指揮中心報機務、車務系統，避免司機誤報疑似侵限而發生影響行車安全事件。

3）挖掘機上下路用平板車時，必須確認接觸網停電。未停電時，人員、工具、綁繩等必須離接觸網保持2 m以上安全距離，未停電時在路用平板車上嚴禁登高解鎖及啟動挖掘機。

4）挖掘機操作手必須加強對挖掘機的日常檢修保養，特別是對挖掘機的走行部分、液壓系統及動力系統等部位的檢修保養，確保挖掘機的正常使用。在設置好防護的情況下，封鎖前30 min應對挖掘機進行預熱、試運行等作業前的準備工作。作業中挖掘機操作手要時刻注意挖掘機的狀態，觀察各種儀表和發動機的狀態，作業當中不得無故停機熄火，發現異常情況要立即停止作業并撤出鐵路安全限界以外。

5）挖掘機作業前，施工負責人、帶班職工和挖掘機操作手必須對施工現場進行調查，熟悉作業走行路徑、作業位置、作業程序、上下道地點及其他影響施工的設備設施狀況。天窗點外嚴禁挖掘機上道，未經同意挖掘機操作手及其他作業人員不可進入作業場所。在天窗點內作業時，挖掘機必須聽從帶班人員的指揮，挖掘機在走行及作業時，任何部件必須與接觸網帶電部分保持2 m以上安全距離，與回流線、架空地線、保護線保持1 m以上安全距離。

6）挖掘機上道前須安裝好左右限位器及限高器，車間安排副工長及以上職工會同勞務公司現場負責人共同確認每臺挖掘機限位器安裝良好后，方可上道作業。上道、作業、下道時，挖掘機作業臂均不得侵入鄰線限界范圍，因特殊情況需侵入鄰線時必須經施工負責任人同意并做好防護后方可作業。當兩線間線間距不足6.5 m時，鄰線列車接近時，挖掘機必須停止作業，嚴禁向鄰線一側方向轉動作業臂。

7）橋梁地段挖掘機換枕前，先由人工挖探橋梁地段道床厚度，確保道床厚度滿足挖掘機作業要求；檢查擋砟板距離軌枕頭的距離是否滿足挖掘機扒砟板作業尺寸要求；與設備管理單位檢查步行板狀態是否良好。在橋隧地段盡量安排業務技能強、操作水平高的作業人員，且每臺挖掘機的工作量一致。配備好足夠的、承載力強、容量大的四輪平板小車，一臺挖掘機配2個四輪平板車，一個用于裝運新枕，一個用于裝運舊枕，一個四輪平板車裝運的軌枕嚴禁超載、偏載，預防在推運過程中軌枕跌落在橋梁上，帶班職工一人一機跟隨做好盯控，同時新枕、舊枕嚴禁放置于步行板上，人員嚴禁扎推。

8）挖掘機必須配備應急液壓油管、液壓油等應急備品，預防作業過程中發動機突然熄火或作業臂無法正常收回時，可利用另一臺挖掘機進行應急下道。

9）施工完畢挖掘機操作手關好門窗后，再進行統一二次加鎖，鑰匙由施工車間統一管理，防止操作人員私自在非施工期間操作挖掘機侵入鐵路建筑限界或人為破壞線路設備等安全隱患。

5 結束語

本文介紹的挖掘機在鐵路橋梁及隧道集群式換枕方法具有可行性效率性和推廣性：一是筆者所在單位運用挖掘機換枕取得顯著效果。通過增加機械數量即形成挖掘機集群大幅提升每日換枕量，按每日210 min天窗點統計，每臺挖掘機可換25～30根，一座400 m的橋或隧道20～25臺挖掘機就可完成，質量、效率較人工換枕大幅提高。二是運用挖掘機換枕有效克服了使用大修換枕列車需要插入短軌并增加鋁熱焊頭，后期保養困難大和使用人工更換Ⅲa枕效率難以保證，而且勞動安全風險較大等弊端。三是對其他工務大修單位進行類似施工起到拋磚引玉作用，期望通過同行集思廣益，在破解橋梁、隧道換枕難題，創新施工方法，提升質量效率上取得更多更好的思路和舉措，為鐵路運輸安全作出貢獻。