新建双线铁路有砟轨道无缝线路换铺法施工技术改进

高娃

摘要： 本文在对换铺法深入了解的基础上，结合目前新建双线有砟无缝线路的施工特点和工程实例，介绍了对现有换铺技术提出的改进思路，和自主开发的实用性装置，在提高工效、降低安全风险、降低劳动强度、节省成本等方面取得了显著的综合效益，谨供同类工程参考。

Abstract： Based on in-depth knowledge of replacement track-laying method and combined with the construction characteristics and project case of the present newly built double-track ballast jointless line， this paper introduces the improvement idea of the current replacement track-laying method and the independently developed practical device， obtaining significant comprehensive benefit in improving working efficiency， reducing safety risk， reducing labor intensity and saving cost. This paper can provide reference for similar projects.

关键词： 有砟轨道；无缝线路；500m长钢轨；换铺法

Key words： ballast track；jointless track；500m long rail；replacement track-laying method

中图分类号：U215.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）09-0099-03

0 引言

换铺法起源于营运铁路旧线路无缝化改造，是将原有25m标准轨有缝线路全部更换长钢轨并焊接所有轨缝形成无缝线路的施工方法。通过不断总结，已形成较成熟的技术。

为提高列车行驶速度、减小列车振动、延长设备使用寿命、降低维修工作量，自上世纪九十年代开始，我国对既有营业铁路线进行了大面积的无缝化升级改造，使行车速度普遍提高。近年来，新建时速120km/h以上的有砟轨道铁路均按无缝线路标准进行建设。

有砟轨道无缝线路施工，是采用100m厂制定尺钢轨，先经专业焊轨厂焊接成500m长钢轨运往铺设工地，施工现场将500m长钢轨铺设在线路上，后经现场焊接形成整區间或跨区间的无缝线路。

铺设500m长轨是有砟轨道无缝线路铺设施工的关键工序。目前，主要铺设方法有单枕连续法和换铺法。

单枕连续法是一种大型机械化铺设施工方法，布枕、铺轨等工序一次性完成，采用专用补碴列车和大型养护机械进行上碴整道作业，机械化程度高、施工速度快，该方法适用于平原地区在长大段落的新建路基、隧道、桥梁（必须提前架设完成）上直接铺设无缝线路场合。

换铺法是首先采用常规铺架设备铺设临时线路，开辟铺（轨）、运（输）、架（梁）走行通道，保证预制“T”形梁的顺利架设施工，经工程列车反复压道使线路基本稳定后，再拆除25m标准轨换铺成500m长轨的铺设方法。该方法投入少，更适用于桥梁较多、路基较短的山区和水网地区的新建无缝线路及既有线有缝线路的无缝化改造等场合。

单枕连续法受机械设备购置和运转成本的制约，现场铺轨架梁频繁交替作业等条件的局限，国内应用较少。换铺法具有成本低、适应性强的特点仍是目前国内无缝线路铺设施工的主要形式。

1 换铺法施工方法简介

采用常规轨行式铺架设备（25m标准轨排铺轨机和32m架桥机）以随架随铺形成铺架设备临时通道（相当于提前形成一条既有线路），当具备一定长度、线路基本稳定、连续铺设500m长钢轨等作业条件后，拆除25m工具轨（用于铺设临时线路的钢轨，一般采用25m定尺钢轨），换铺500m长轨。

1.1 换铺法工艺流程

换铺作业时，需先将500m长钢轨推送至铺设现场并卸于线路道心，拆除工具轨并将其置于线路两侧，安装500m长钢轨并采用无缝夹具临时连接。利用收轨小车将工具轨回收，运回铺轨基地重新利用。换铺法施工流程见图1。

1.2 施工步骤及技术要求

1.2.1 施工准备

经工程列车反复压道，线路基本稳定的条件下，对线路状况进行调查，要求线路大致平顺，道砟面低于承轨槽面2～3cm并与枕肩平齐，清除安装扣配件处多余道砟；对换铺里程做好测设和标记，按要求预留轨缝，避免出现大范围窜轨。

1.2.2 装、卸长钢轨

每对长钢轨工作边向内且对称于运输列车纵向中心进行装车，列车两端设置防止长钢轨窜动的挡板，长轨运输列车上设两道长钢轨锁紧装置。

机车推送长钢轨运输列车到达卸轨现场后进行准确对位，用一对钢丝绳的一端分别通过钢轨卡与长钢轨连接，钢丝绳的另一端固定在在线路上。在机车牵引长钢轨运输列车退行的同时将长钢轨缓缓卸放在线路道心。

1.2.3 拆除工具轨

采用内燃扳手拆除一对长钢轨范围内轨排的钢轨扣件后，将工具轨拨移至线路两侧限界以外的路肩上。

1.2.4 清理承轨槽

拆除工具轨后必须将承轨槽内的道砟清除干净，换橡胶垫板并摆放到位，确保长钢轨顺利入槽就位。

1.2.5 长轨入槽

组织多名工人，将500m长轨条从头到尾逐渐拨到承轨槽内，确保左、右股长轨接头相错两不大于10cm。在长轨入槽后，根据实际情况，选用撞轨器或拉轨器来调整长轨位置和轨缝大小，第一对长轨端头要与换铺起点控制桩相对应。

1.2.6 安装扣配件

长钢轨调整到位后，逐一安装扣件，钢轨接头采用无缝夹具连接。

1.2.7 回收工具轨

线路达到工程列车通行条件时，收轨列车进入现场，逐根回收工具轨及鱼尾板、扣件等零散配件，并运回铺架基地重复使用。

1.3 换铺法存在的问题

换铺法起源于既有线无缝化改造，大多由铁路维修部门组织实施，可借助诸多的便利条件，如：利用既有线进行直接换铺、25m钢轨运输回收专用车辆、各种养护维修工器具及设备等。

新建铁路均由铁路施工企业进行施工，特别是新建双线铁路，没有既有线可利用，需分别铺设临时线路，工期长、成本高； 500m长轨在拨移时极易倾倒复位困难；没有专用25m钢轨运输回收车辆（作用单一、利用率低），25m工具轨回收困难。

针对分别铺设临时线路工期长、成本高；长钢轨倾倒不易复位；25m钢轨回收困难等具体问题，对换铺法进行了技术改进，收到了简化施工、提高工效、降低成本的成效。

2 换铺法技术改进

2.1 借助单侧临时线路铺设双线500m长轨

以往既有线无缝化改造施工，均是利用既有线路将500m长轨直接送至换铺现场，将500m长轨卸在道心，逐根拆除25m钢轨后，换装500m长轨。

但新建双线铁路如先分别铺设临时线路，再换铺长轨，则铺设临时线路成本高、耗时长。我公司大胆提出借助单侧临时线路（简称Ⅰ线）进行全线架梁施工，利用Ⅰ线，为另一侧线路（简称Ⅱ线）提供500m长轨运输通道，实现Ⅱ线直接铺设500m长轨，Ⅰ线换铺500m长轨的技术改进方案。

具体技术方案为：①先利用25m铺轨机在Ⅰ线铺设工具轨排形成临时通道；②利用32m架桥机进行Ⅰ、Ⅱ线所有32m（24m）预制“T”梁架设，落梁后通过移梁作业使梁体在Ⅱ线就位；③利用Ⅰ线输送Ⅱ线轨枕，卸于Ⅰ、Ⅱ线间，人工铺设Ⅱ线轨枕；④500m长轨至铺设现场，卸于Ⅰ线道心；⑤拆除临时线路25m钢轨（工具轨），拨移至道床两侧；⑥拨移500m长轨至Ⅱ线安装就位；⑦500m长轨在Ⅰ线安装就位，钢轨接头采用无缝夹具连接；⑧回收25m工具轨返回铺架基地，重复利用。长轨铺设完成后，开始进行上碴整道、应力放散、现场焊接、线路精调整理等后续施工作业。

2.2 500m长轨人工拨移抗倾倒装置研发

在人工拨移长轨过程中，由于钢轨太长，需人工分段正位拨移，一旦不慎发生钢轨倾倒，再将倾倒的长轨纠正需要花费大量人工，费工费时、十分麻烦。有时还会引发人员伤害、损坏轨枕等后果。为方便长轨人工拨移施工，特发明一种“500m长钢轨人工拨移抗倾倒装置”，防止人工拨移时发生长钢轨倾倒，降低施工安全风险，提高施工效率。

2.2.1 装置构成

长轨抗倾倒装置，主要由底盘、轨底连接器等组成。见示意图2。

2.2.2 长轨抗倾倒装置的基本原理

①利用卡轨块、螺栓将装置固定在钢轨轨底；②通过延长钢轨重心至倾覆旋转点之间的距离，提高钢轨的抗倾覆力矩，提高钢轨的稳定性；③利用抗倾装置移动方向前端设置的防钻弧，可防止在拨移钢轨时，钢轨后部抬高、前部钻入道碴。

2.2.3 使用效果

人工拨动长轨时，将劳动力集中在30～35m范围内，进行分段拨移作业效率最高、用工最省。在拨移长轨前，将2组抗倾倒装置分别安装在拟拨移段落的钢轨底部，利用连接螺栓和卡轨块装置与钢轨固定牢固。

人工向前拨移钢轨时，撬棍在钢轨后部插入道碴内，向前撬移钢轨，钢轨受到向前倾倒的倾覆力矩，极易倾倒，采用抗倾倒装置后，加长了钢轨的抗倾覆力臂，直接增大了抗傾覆力矩，钢轨不会发生倾倒。装置前进端设有防钻弧，可防止人工拨移钢轨时前端钻入道碴内，从而减小了拨移阻力。

“500m长钢轨人工拨移抗倾倒装置”，设计合理、加工制作简单、使用方便，能有效克服长轨人工拨移时，发生钢轨倾倒现象。

该装置已获得国家知识产权局实用新型专利授权（ZL2013 2 0862116.7），见图3。

2.3 25m钢轨散放及回收装置的研发

在换铺法施工过程中，由于采用了P50（50kg/m）钢轨进行架桥机走行线的铺设，所以换铺之后工具轨的回收重复利用成为了制约进度和成本的重要影响因素。

传统铁路工务（维修）部门在进行轨枕和钢轨更换时会采用配备的钢轨散放（回收）专用工程车，而一般铁路施工单位因其作用单一、利用率低等原因均未配置，鉴于在没有钢轨散放（回收）专用工程车的前提下，25m钢轨散放、回收作业，存在劳动强度大、安全风险高等问题，鉴于此，专门研发了一种“25m标准钢轨散放回收简易装置”，达到提高工效、降低劳动强度、保证施工安全、节约施工成本的目的。

2.3.1 装置的构成

钢轨散放回收装置由底座、立柱、水平梁、电动葫芦、钢丝绳、吊轨钳等组成，见图4。

2.3.2 工作原理

①利用底座保持装置稳定，并扩散装置对平板车面的压力；

②利用套筒可改变立柱的工况方位；

③利用方位控制孔、方位控制销，确定立柱的方位；

④利用走行梁为电动葫芦提供走行轨道；

⑤利用钢丝拉绳减轻走行梁设计重量；

⑥利用电动葫芦（具有走行功能的卷扬机），实现钢轨的提升、走行及下落就位；

⑦利用防落架阻挡钢轨滑落，利用腋角提高防落架刚度。

2.3.3 使用效果

一般铁路平板车长度为13.6m，运输25m钢轨时需两辆平板车连接成一体。在每辆平板车上安置一个“钢轨散放回收装置”，每根钢轨形成2个吊点。散放钢轨时，轨道车（机车）牵引运轨平板车（列车），将钢轨送至作业地点，两侧同时吊起钢轨后向外移动至车体以外；释放电动葫芦钢丝绳将下降至线路两侧地面，完成钢轨散放作业。回收旧轨时，轨道车（机车）牵引运轨平板车（列车）就位后，两侧同时提升钢轨至车体平面以上，电动葫芦向内走行至落轨位置，释放钢丝绳使钢轨就位，完成钢轨回收作业。

“钢轨散放回收装置”经现场使用（见图5），不仅确保了在长轨换铺完毕后工具轨可以及时收回，保证铺架基地轨排制作的使用，还大大的降低了安全风险，可操作性强，节省了大量的专用设备购置支出，提高了既有设备的利用率。

该技术已获得国家知识产权局实用新型专利授权（ZL2013 2 0862192.8），专利证书见图5。

3 工程实例

山西中南部通道铁路，西起山西省吕梁市兴县瓦塘，东至山东省日照港，线路全长1260km，是国内首条设计轴重30t的双线国铁I级重载铁路。中铁十七局集团铺架分公司担负施工的DK1076+000至DK1279+700段铺架工程，正线铺轨长度403km，需架设简支T梁6880片。

该工程采取了右线（Ⅰ线）采用换铺法施工，左线（Ⅱ线）采用人工直铺法铺设长轨的施工方案。应用了自主研发的“长轨人工拨移抗倾倒装置”和“钢轨散放及回收装置”。取得了显著的工期提前30天、质量全部达标、节省成本620万元的综合效益。

4 结束语

通过对传统换铺法施工技术进行必要的改进，使之在不添置大型专用设备的前提下，顺利完成了双线500m长轨的铺设，扩大了换铺法的适用范围；通过“长轨人工拨移抗倾倒装置”研发和应用，为长距离拨移500m长轨提供了方便，简化了施工、降低了安全风险和劳动强度；通过“钢轨散放及回收装置”的研发和应用，满足了工具轨回收的实际需要，节约了专用设备的购置费用、提高了工效、降低了安全风险。

参考文献：

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[2]TB 10415-2003，J286-2004，铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

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