IIIC型預埋套管式軌枕吊裝及堆碼存儲技術分析

劉樹公

IIIC型預埋套管式軌枕主要運用在我國高速鐵路建設中配合500米長鋼軌條形成無縫線路，是我國高速鐵路及城際鐵路的主要組成構件。依據我國鐵路1667根軌枕/公里的建設標準，在300公里及以上鐵路建設項目中，軌枕消耗即達到50萬根以上，裝卸及存儲量極大受IIIC型預埋套管式軌枕本身結構約束，該類型軌枕存在堆碼難度高、吊裝效率低、易傾斜、易坍塌等安全隱患。經研究分析，通過規劃存儲場地、規范存儲標準、改進吊裝工藝，可極大提高軌枕存儲量、提升吊裝效率、減少傾斜坍塌安全隱患。

一、IIIC型預埋套管式軌枕及存儲概述

1.IIIC型預埋套管式軌枕結構特點

IIIC型預埋套管式軌枕外形尺寸總長2600mm，寬320mm，高360mm，自重390kg。軌枕上表面有預埋螺栓套沉管，沉管深入軌枕內部、套管材質玻纖增強聚酰胺66的強度150。除此外，本身表面光滑無明顯突出吊點。

2.軌枕存儲現場堆碼要求

在鐵路建設鋪軌項目中，無論采用單枕連續鋪設法鋪設還是采用換鋪法等鋪軌工藝，進行鋪設前都必須進行大量的軌枕儲備，以滿足后續工作面完全展開后軌枕供給連續不斷。同時，為了確保軌枕供給，還要盡量壓縮裝卸流程提高軌枕存儲作業吞吐效率。因此，軌枕存儲及堆碼的目標就是在有限的場地里實現軌枕存儲量最大化、軌枕裝卸最快化。

隨著鐵路標準化建設的推進，軌枕堆碼及存儲過程中除外表整齊美觀外還必須保證軌枕堆碼區域及周邊人及物的安全可靠、不宜坍塌。

二、IIIC型預埋套管式軌枕堆碼及存儲中出現的問題

1.軌枕堆碼傾斜、坍塌現象頻繁

出現軌枕堆碼傾斜、坍塌現象的主要原因有：管理單位在建設軌枕存放基地時，對場地軌枕存放基礎未進行硬化或夯實；在多雨潮濕環境建設基地時未合理規劃排水設施、軌枕基礎地面被長時間浸泡，導致地面基礎坍塌下沉；軌枕存放基礎襯墊物品選配不當、材質差、接觸面積小等致使襯墊物品被壓壞，軌枕傾斜；軌枕堆碼過程中，層與層之間堆碼不整齊、左右間隙太大、軌枕上下高低不平造成軌枕歪斜；吊裝過程中，操作人員操作不當外力碰撞致使軌枕坍塌傾斜。

2.軌枕裝卸速度慢、堆碼質量差、效率低

受軌枕自身結構及各單位工藝工裝不同影響，各單位堆碼質量參差不齊、極易坍塌，主要體現在：IIIC型軌枕自身表面沒有吊點，采用鋼絲繩或吊帶吊裝軌枕底部堆碼的鋼絲繩自軌枕兩端摘取，兩端所需空間大、鋼絲繩易斷裂安全隱患大、必須預留鋼絲繩摘取位空、空間浪費大、堆碼不整齊；采用特制張合夾鉗自軌枕兩端對軌枕進行夾取的，必須準備預拼裝臺位，提前把軌枕按一定組合平整，再進行夾取，作業程序多、效率低下、堆碼間隙大；采用預擰螺栓進入預埋套管后利用螺栓吊裝的，需在每個軌枕上提前作業、作業量大、流程多、效率低。

3.軌枕存儲數量低

受軌枕裝卸過程中吊索必須自軌枕兩側及兩端進行摘取，必須預留摘取空間，軌枕存儲位前后及兩側空隙大，浪費存儲空間，存儲數量較低（見圖1）。

圖1 儲存間隙大、數量少、軌枕歪斜、為達到儲存量超高存儲（24層）

三、改進技術及措施分析

1.合理利用場地確定堆碼場地

提高軌枕存儲量的基本條件是場地，在場地有限的情況下必須對軌枕堆碼區域進行合理規劃才能在同樣的面積里實現存儲量最大化。

根據軌枕實際尺寸，在不考慮裝卸困難的情況下，減少軌枕兩端及兩側的間距，可實現存儲場地最大化。因此，減少軌枕兩端及兩側堆碼間距，提高軌枕堆碼列數是提高軌枕堆碼數量的關鍵因素。

根據軌枕底面尺寸計算及分析，在軌枕兩側橫向互相密貼、兩端縱向保留0.3～0.5m間隙可實現最大存儲量并確保安全。

2.夯實基礎確保堆碼高度

在單位面積堆碼數量確定的情況下，提升堆碼數量的辦法還有提升堆碼高度。在提升堆碼高度的過程中，首先必須夯實基礎、在建設存儲場地以前通過填充及碾壓對軌枕存放區進行夯實，同時根據需要進行硬化及建立輸排水工程。

對軌枕基礎及接觸面進行壓力計算、采用材質堅硬、耐壓的物質作為軌枕襯墊，以防止軌枕基礎坍塌。同時，在基礎夯實的情況下不能超過IIIC軌枕的承受極限（最高堆碼高度12～15層），否則，將對軌枕質量產生影響。

3.采用可靠手段防止枕木傾斜

防止軌枕傾斜的主要方式在于堆碼的過程及襯墊材料的選擇，在堆碼的過程中采用合適的吊具及熟練的操作手實現軌枕整齊有序的堆放；在襯墊材料的選擇過程中選擇規格一致、耐壓的木條用來襯墊，確保每一層都整齊堆碼。

4.設計新設備提高堆碼效率

在軌枕堆碼的過程中，通過提高掛鉤、摘鉤速度，減少堆碼過程中的對位情況，一次性吊裝到位并堆碼整齊，是提高堆碼效率的最佳方案。在此基礎上，設計研發預埋套管式軌枕吊裝裝置，可完全實現堆碼整齊、高效、儲存量大的目標。

該裝置從IIIC型預埋套管式枕木表面的預埋套管出發，設計與套管內螺紋相吻合的夾鉗，通過裝置連桿機構產生的剪切力使軌枕夾緊。可極大地提高軌枕吊裝速度和減少作業人員，一次性吊取單層14～20根預埋套管式軌枕，并在預埋套管式軌枕下落時，利用吊具的柔性約束，通過操作人員稍微擺動，即可實現預埋套管式軌枕在高空吊取過程中左右對齊和高低對齊；減少預拼臺位并滿足長鋼軌鋪軌機的軌枕必須取齊的裝載要求，確保施工安全，節約成本，提高經濟效益（見圖2）。

圖2 研發吊裝裝置，吊裝整齊、可靠

四、結語

隨著我國鐵路建設標準化、精細化管理要求，標準化工地建設日益重要。在各存儲基地建設中，軌枕堆碼不僅要整齊美觀，更要安全可靠裝卸效率高。通過設計研發IIIC型軌枕專用吊裝裝置可以極大地提升軌枕存儲量、減少安全隱患，提升軌枕堆碼存儲量及效益（見圖3），同年，該裝置已申請并獲得國家實用新型及發明專利。

圖3 采用新工藝堆碼的軌枕整齊美觀、儲存間隙小、存儲量大