京九線換枕機群換枕大修施工探討

張興平 中國鐵路上海局集團有限公司阜陽工務段

1 概述

京九線既有Ⅱ型軌枕鋪設于1997 年，運行速度160 km/h，年通過總重 1.2 億 t，至 2021 年底，累計通過總重已達 30 億t，現場調查顯示：超75%的軌枕出現不同程度的縱裂、環裂現象，超65%的螺旋道釘發生銹蝕縮徑等結構病害，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換枕施工，每年最多完成25 km 左右的換枕任務；經核算，要完成120 km 的換枕任務，需要5 年左右的周期。為盡快消除設備安全隱患，2021 年，在集團公司工務部指導、支持下，我段積極謀劃，科學認證，統籌全段資源，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，加快隱患整治進度，彌補大列換枕能力不足的問題。

2 換枕機群換枕大修主要施工工藝

實施換枕機群換枕大修，首先面臨的挑戰就是卸枕問題。調研結果顯示，目前有三種卸枕模式：即人工卸枕、換枕機卸枕、軌道吊機卸枕。由于京九線為電氣化線路，護欄網距離鋼軌只有3.8 m，路肩為硬化路面，人工卸枕將面臨大面積破壞護欄網、路肩，造成新軌枕傷損、電化立桿保護困難等不利狀況；由于京九線沿線沒有工務大修軌料基地，不具備軌枕錨固及裝車條件，施工所需軌枕只能通過300 km外的上海大機運用檢修段九龍崗基地錨固及裝車，涉及換枕機裝載安全、貨票運輸及長距離運輸存在安全隱患；通過對各種不利因素的梳理、分析及安全風險研判，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—軌道吊機卸枕。在集團公司工務部統籌協調及兄弟單位的大力支持下，2021年京九線集中修首次采用機車牽引20 輛軌道吊機平板車卸枕施工。

2.1 軌枕錨固

施工所用軌枕在上海大機運用檢修段九龍崗基地統一錨固，由上海大機運用檢修段專業人員承擔。采用錨固劑進行錨固，錨固后螺旋道釘的方（圓）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，每孔抗拔力必須達到60 kN～100 kN，錨固后漿料飽滿，無凹下積水現象，外溢漿料鏟除干凈。

2.2 卸枕施工

2021 年京九線集中修準備階段首次在集團公司采用機車一次性牽引20輛平板車卸枕施工，通過卸枕前現場精準放樣，現場一比一模擬卸枕區段環境及卸枕數量，確保卸枕數量均勻，電容枕按點到位，從根本上確保了卸枕效率、施工安全。為了減少機車短駁次數，施工所用軌枕在九龍崗基地裝車后起貨票運至阜陽北站，封鎖前申請機車將軌枕列車運行至前方站等待。封鎖時機車牽引軌枕平板追蹤進入施工地段，機車帶道人員根據制定的卸枕停車位置示意圖確認停車位置，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底部，避免掉落砸壞路肩和造成軌枕傷損。卸下的軌枕應與路肩成30°～45°角統一擺放整齊，輕擺輕放，嚴禁超建筑限界，一次按5 m～10 m 小范圍移動，如需整體前移，機車帶道人員須正確對位，避免對位不準浪費卸枕時間。如卸枕中吊機遇到電化支柱或電務設備無法卸枕時，帶班負責人根據實際情況綜合考慮機車、吊機與供電支柱或行車設備位置，保證每臺吊機都能同時卸枕，加快卸枕進度。地面配合卸枕人員把墊枕方木條回收干凈，統一放置于平板上，加固在吊機作業區，以便后續使用；捆綁軌枕鐵線須全部帶離線路，嚴禁遺留線路上。

根據卸枕平板換長確定卸枕地段長度及數量，即卸枕長度計算公式為：

L—一度卸枕長度（m）；

hj—機車換長系數；

Lj—機車長度（m）；

np—平板車數量；

hp—平板車換長系數；

Lp—平板車長度（m）；

即卸枕數量計算公式為：

n=hp×Lp×nm

n—卸枕數量（根）

hp—平板車換長系數；

Lp—平板車長度（m）；

nm—P60無縫線路Ⅲ型軌枕每公里數量，1 667根/km。

2.3 換枕施工

換枕機群換枕施工流程：辦理封鎖→換枕機上道就位→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→檢查記錄線路質量→開通線路。

封鎖命令下達后，配合換枕機作業的輔助人員上道松卸扣件，拆8 留1，換枕機同步上道就位。根據換枕機操作人員的能力確定數量，區間100 根/臺、橋面內60 根/臺。換枕機開挖龍口，抽出龍口舊枕。下道的舊枕拋出護欄網外，嚴禁超限或靠壓軌旁設備及各類纜線。若龍口位置有電容枕或過軌電纜時，開挖前應及時聯系設備管理單位，派人到現場與施工單位人員雙方共同監督檢查，輕挖或探挖確認電纜位置；龍口開挖完成后，逐根抽出舊枕，然后逐根換入新枕，依次推進作業。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，通知設備管理單位配合人員接好連接線。換枕結束后，換枕機根據預設的次日計劃及停放位置依次前移。

2.4 線路整修

換枕結束后，換枕機依次向次日換枕地段前移，大機進入當天換枕地段作業；大機配置為：D8+WD+D9+PZ,第一臺搗固車采用精確法進行起、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,當天搗固時，線路標高嚴禁高于既有標高，第二、三天以再次以精確法進行搗固（穩定方式采用慢速重穩）。振動頻率35 Hz，垂直預加載10.0 MPa，保養預置下沉量10 mm。

3 強抓關鍵，著力提升施工效果

3.1 重數據

傳統的大修換枕模式，從施工上僅對軌道的相對平順性進行恢復，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行的整體平順性無法保障，作業后現場大軌向存在較多，后續還需要安排進行補強整治。另一方面，大機作業前線路測量方法單一，主要使用水準儀對軌道縱斷面進行測量，計算數據。同時，測量點間隔 10 m，測量及人工標注起撥道量準備工作比較繁重，也存在人工標記錯誤的可能，且不利于持續改善軌道線形。換枕機群換枕統一利用慣導和四維進行精確測量，對線形進行優化處理。

3.2 提質量

以往大修換枕施工質量基本按大修標準進行驗收，對TQI 沒有具體要求，今年換枕機群換枕施工同步對TQI 提出了量化要求，確保大維修設備質量達標達優同步實現。只有目標一致，行動才能一致，大修換枕作業在確保安全正點開通、不晃車的基礎上引入大修TQI指標，為大維修一體化奠定了目標基礎，提升大維修質量。

3.3 交精品

首次在集團公司內提出設備大修施工“一次性達優”，利用慣導、四維測量后，按照設計線形進行優化，提升大修施工質量，確保設備一次達優，完成“零工作量”交接，達到大修換枕施工精品交接的要求。

4 結論

4.1 質量

2021 年京九線集中修采用換枕機群換枕施工是集團公司首創，在工務部具體指導下，從科學編制施工方案入手，精心謀劃卸枕運輸交路，把控卸枕、換枕、恢復線路、階梯提速等關鍵環節，在實戰中優化和完善方案，拾遺補缺，不斷探索、勇于創新，按計劃安全、正點、優質、高效完成了京九線上行 K755+000～K745+000 計 10 km 換 枕 任 務 ；11 月 22 日WX999281國鐵集團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，區段最小TQI達3.02，達到了大修地段TQI控制在5.0之內的目標要求。

4.2 效率

對比純人工換枕，一個天窗點內完成換枕100根，需投入至少200 個勞動力，換枕機換枕平均作業效率約100 根/臺，3人即可完成。換枕機換枕作業不受制于人的體力，操作人員經過常規實作培訓，就能達到較為熟練的程度，投入機械數量越多，完成工作量越大，效率大幅度提升，考慮安全控制及恢復線路等因素，單位天窗使用換枕機數量宜控制在15臺左右；對比大修列車換枕，換枕機扒砟板可以將枕底下200mm內道床刨松，道床彈性得到明顯改善，也可同步降低軌面標高，優化線路平縱斷面，提升運行整體品質。

4.3 效益

對比純人工換枕，人工工費按200元/人·天計，費用約24萬/km，10 臺換枕機按市場價估算，總價約500 萬，按十年折舊，每年工作150 天計算，每天的折舊費1.76 萬。按一個操作+四個輔助人員/臺計，人工費用+油料費油2.2萬，總費用約4萬/km，換枕機換枕較人工換枕每公里綜合工費節省至少20萬元；對比大修列車換枕，換枕機換枕對施工駐地和施工環境要求更低，流動性更加靈活，施工組織更加快捷方便，節省的費用會更高。