既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業模式研究

雷海斌 LEI Hai-bin

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，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模式的工藝原理

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

圖1 換枕機械構造示意圖

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 施工準備

施工準備工作包括標定軌枕位置、機械上下道口調查、既有設備調查、軌枕錨固、預卸軌枕、既有設備臨時拆除等。

①標記軌枕間距點。在兩股鋼軌內側軌腰上用白色油漆標記軌枕間距點。直線地段標記軌枕間距點，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、電務調諧區、區間信號機，原則上原軌枕位置不變，在標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行均勻調整，保證最小間距點不小于568mm，最大軌枕間距點不大于610mm。②機械上下道口調查。對施工地段沿線進行調查，記錄能夠滿足換枕機械上下道和停放的地點，并會同有關設備管理單位進行現場確認。③軌枕錨固。在場地進行軌枕錨固，人工拌制硫磺砂漿，錨固方式為正錨。④預卸軌枕。采用路用平板車將錨固后的軌枕預卸至施工現場，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，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，即換枕機械保持在軌枕平板車鄰線運行和作業。⑤既有設備調查與拆除。對既有線路進行調查，將影響換枕的護輪軌、軌距拉桿、電容、調諧區引接線等安排專人進行臨時拆除，換枕結束后進行恢復。

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，根據提前劃分好的工作任務，將每臺換枕機換枕區段前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。

在傳統初中數學教學中，教師常常依照教學目標對知識內容進行合理講解，以讓學生可以有效規避做題障礙。然而傳統的數學教學常常由于過于主動、全面，這樣勢必對學生邏輯思維能力的培養不利。因為初中生已經具備一定的自學能力，面對問題常有較強的好奇心，為此，在實際教學中，教師就可以充分利用學生的這種好奇心，采取合理的方法引導學生主動參與到數學問題的思考與探究中，進而有效培養學生的邏輯思維能力。

3.2.3 換枕機就位

天窗前一個小時臨時拆除護網，待確認接觸網停電并接掛完畢地線后，專人指揮換枕機械從前期調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90 度，移動至提前標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，按照鋼軌標記的白油漆，細調新軌枕位置，軌枕應方正。軌枕位置調整到位后，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、復緊扣件

待新枕全部穿入后，利用換枕機對不均勻的道砟進行均勻散開，人工輔助換枕機用鋼叉將道砟回填到軌枕盒內，確保大機搗固順利進行，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量。第二臺大機搗固完畢后，收工時軌枕盒內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搗質量。

3.2.8 大機搗固

在施工前一日，提前輸入既有線路數據和曲線要素，當日換枕完畢后，兩臺線路搗固車進入施工區段對線路進行搗固，大機進入線路前，要檢查施工地段線路水平、軌距，確保滿足大機進入條件，方可作業。兩臺搗固車自西向東跟進搗固。在搗固作業時，作業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 的速度平穩連掛。更換軌枕施工線路搗固標準為施工當天天窗內大機搗固三遍，第一遍雙鎬，第二、三遍不少于一鎬，第二個天窗點內再采用大機復搗兩遍，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，依次循環，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，等待下個天窗作業，恢復下道口護網。

4 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業模式的質量控制

①標點過程中，若遇特殊情況需均勻調整軌枕間距，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，無凹下積水現象。③穿入新枕對位需準確，細調軌枕位置，軌枕應方正。④扣配件安裝按照標準Ⅲ型軌枕扣配件安裝標準進行，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搗質量。

5 既有線鐵路更換軌枕采用中小型機械群作業模式的安全措施

①小型換枕機械作業前會同供電、電務等人員確認換枕機走行徑路，在與供電部門確認接觸網停電、地線掛設完畢后，施工負責人下達小型換枕機械作業命令，換枕機依次進場。②履帶式換枕機械應安裝橡膠保護裝置，小型換枕機嚴禁在并行橋兩線間行駛。③換枕機械作業時，機械操作手必須聽從引導員的指揮，施工人員不得站在機械臂旋轉范圍內，防止機械臂轉動或夾持軌枕脫落危及人身安全。④如遇機械發生故障時，視作業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時啟動《機械故障應急預案》，保證正點開通線路。⑤換枕機械作業時按工作量分工進行施工，在供電部門確定的接觸網桿安全區域內嚴禁施工，換枕機械作業臂嚴禁垂直線路運行作業。⑥換枕機械必須加裝限高裝置，限高4700mm。⑦施工中，遇影響施工進度設備時，由施工單位會同相關設備單位及時拆除，施工結束前，恢復設備。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組人員呼喚口令，及時下道。機械引導組人員必須在確保機械行進路徑安全距離內無人員、機具時，方可指揮機械運行。⑨所有機械轉臂時不得前后運行。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模式的效益分析

6.1 經濟效益

采用采用小型機械群作業模式更換軌枕施工，現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，共節約成本420萬元；配置項目管理人員減少2 名，節約管理成本20 萬；單個天窗人均換枕根數從5 根提升至15 根，效率提升200%，進而提升了線路搗固車的使用效率，節約機械成本300 萬。機械卸枕卸枕距離遠，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導致增加倒運成本的情況，項目倒運及卸枕共節約成本154 萬元。共計節約成本894 萬元。

6.2 社會效益

該作業模式大大降低了現場作業人數，人員作業強度，便于施工管理，施工安全系數得到了大提高，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用，特別是困難的山區鐵路。在朔黃原平分公司成段更換軌枕施工中，有效解決了傳統“人海戰術”安全風險高的問題，提高了作業效率，降低了施工成本，保證了施工質量，確保了既有線運營安全，對類似工程具有重要的指導意義，社會效益明顯，得到了監理和業主的一致好評。

7 應用實例

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，導致了各種軌道設備病害的快速發生、發展，其中軌枕裂紋、擋肩破損是最主要的設備病害之一，部分地段已達到嚴重損傷標準，嚴重危及行車安全，急需大修整治。既有朔黃鐵路下行正線軌道為60kg/m 鋼軌區間無縫線路。軌枕以鋪設Ⅱ型混凝土軌枕為主，軌枕按1840 根/km 標準鋪設，護輪軌地段鋪設橋枕。全線以彈條Ⅱ型扣件為主，護輪軌地段為扣板扣件。本次設計將下行線Ⅱ型混凝土軌枕更換為Ⅲ型混凝土軌枕，護輪軌地段更換為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 個小時的天窗作業時間內，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度。因此，采用小型機械群更換軌枕的作業模式具有較為廣泛的應用前景和效果。

8 結束語

中小型機械換枕最顯著的特點就是預卸軌枕、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、質量更高。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”，改變了傳統的模式，新的作業方式在效率上相比人工提高了近3 倍，取得了良好的經濟效益、社會效益更具有較為廣泛的應用前景和效果，值得推廣。