邊遠支線隧道機械全拋施工組織的探索與實踐

嵇民 馬海建 韓兵

提 要：利用大型養路機械對邊遠支線隧道進行道床機械換砟施工，改善隧道內的線路狀態。本文以辛泰線隧道機械全拋施工為例，重點介紹隧道機械作業中的組織安排、施工特點及安全控制措施等要素，通過探索與實踐積累有效經驗，為今后大型養路機械隧道施工打下堅實基礎。

關鍵詞：辛泰線；隧道施工；大型機械作業；有效措施；施工組織

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.119

1 工程概況

辛泰線隧道至七十年代建成通車以來，全線17座隧道內線路均沒有經過清篩，線路道床嚴重板結，石灰巖道砟風化嚴重，69型淘汰型軌枕嚴重失效，行車安全系數下降。為徹底辛泰線隧道內線路結構，提升隧道內線路品質，集團公司安排利用辛泰線集中修的方式對隧道內失效軌枕進行徹底整治。根據施工工期安排及隧道實際情況，研究確定施工原則由易到難，由短到長，故選定本次施工隧道為西坡隧道、黑旺隧道、西桐古隧道、望子山隧道、新村隧道、太河隧道、北牟隧道、鎮后隧道、城子隧道計9座隧道。

2 既有設備情況

2.1 線路

2.1.1 平面

本次隧道地段直線隧道1個，曲線隧道2個，部分曲線隧道6個，最小曲線半徑500米，其中半徑1500米的曲線1個，半徑800米曲線2個，半徑600米曲線4個，半徑500米曲線1個。

2.1.2 縱斷面

本段線路最大坡度6.6‰。

2.1.3 線路允許速度

K16+341-K41+233間60km/h，K41+233-K46+200間70km/h，K46+200-K55+301間60km/h，K64+987-K91+487間70km/h。

2.2 路基

本段線路路基半寬3.1m～3.8m。

2.3 道床

本段線路全部為單層碎石道床，道床厚度在40cm左右，道床頂寬3.1m～3.4m，邊坡1：1.75。隧道范圍內道床嚴重臟污，臨近隧道位置K道床翻漿冒泥。

2.4 軌枕及扣件

本段線路隧道范圍內既有鋪設XⅡ型鋼筋混凝土軌枕、Ⅱ型鋼筋混凝土軌枕或69型鋼筋混凝土軌枕，配置為1840根/km或1760根/km，Ⅱ型彈條扣件。

2.5 鋼軌及連接零件

本段線路隧道內均鋪設50kg/mU71Mn鋼軌無縫線路，其余地段鋪設60kg/mU71Mn、60kg/mU75V鋼軌無縫線路。

2.6 隧道

西坡隧道 645米，部分曲線（半徑為1500m）；黑旺隧道564米，部分曲線（半徑為600m）；西桐古隧道329米， 部分曲線（半徑為500m）；望子山隧道244米， 部分曲線（半徑為800m）；新村隧道358米， 部分曲線（半徑為800m）；太河隧道545米， 直線范圍內；北牟隧道506米，全部曲線（半徑為600m）；鎮后隧道547米，全部曲線（半徑為600m）；城子隧道305米，部分曲線（半徑為600m）。

2.7 電務設備

本段線路為半自動閉塞系統。

3 施工組織

3.1 勞力組織

施工主體：濟南工務機械段清篩一車間。

主體車間設指揮所1個、工隊4個，共計路工260人，勞務工200人左右，主要負責機械全拋配合作業、線路配合、線路整修。

（1）指揮所：擔任該工程的全面管理工作，確保生產組織過程合理，現場安全管理科學，施工質量控制嚴格，后勤工作有序開展，施工團隊團結互助。

（2）清篩工隊：負責全拋線路配合、慢行地段施工防護、階梯提速階段線路保養等。

（3）整修工隊：負責扣件配合、綜合整修、整修地段線路巡養、軌道車運輸等工作。

（4）機械工隊：負責搗固車、配砟車施工作業及日常檢修工作。

（5）綜合工隊：負責施工汽車車輛安排、調度、小型機具檢修、材料管理、工電配合、食堂管理和等工作。

3.2 施工安排

施工任務及順序：望子山隧道（244米）-新村隧道（358米）-太河隧道（545）-北牟隧道（506米）-西坡隧道（645米）-黑旺隧道（564米）-鎮后隧道（547米）-城子隧道（305米）-西桐古隧道（329米）合計全拋4043米。

（1）施工方向：單個隧道全拋由北向南。

（2）施工工期：2017年7月25日-8月18日（天窗240分鐘）。

（3）施工車間：濟南工務機械段清篩一車間。

（4）施工駐地：黑旺站（宿營車、K車1列及清篩機組）。

（5）封鎖及限速辦法：道床全拋作業每日封鎖240分鐘，施工車輛從車站分組進入作業地點，施工完畢開通后首列35km/h，第二列及4小時內45km/h，后限60km/h至次日封鎖前（允許速度60km/h地段開通4小時后恢復常速），慢行長度5000米，根據施工情況，需設兩處慢行。

3.3 機械配置

3.3.1 機械配置

重型軌道車1輛、普通軌道車4輛、路用平車1輛、清篩機1臺（備用1臺）、物料運輸車4臺、搗固車3臺、配砟車2臺、穩定車1臺、K車12輛。

3.3.2 施工作業車編組方案

（1）全拋機組：軌道車-灑水車-4輛物料車-排風車1套-清篩機-排風車1套-軌道車-5至8輛K車-軌道車-搗固車-配砟車-搗固車。

（2）補砟機組：軌道車-4輛K車-軌道車。

（3）搗固整修：配砟車-搗固車-穩定車。

4 隧道道床全拋施工方案

4.1 施工方法

采用大型清篩機進行道床拋砟作業后；清篩機拋砟同時后面牽引k車8輛卸砟，2臺搗固車、1臺配砟整形車恢復線路。

4.2 主要機械設備配置及編組

每日清篩機后編組4-8輛K車，前一天于施工駐地站進行編組，封鎖前運行至就近車站，封鎖后進入封鎖區間作業。

4.3 線路測量

線路平縱斷面測控樁并進行外業測量、內業整理及現場標定工作。按設計所標定的里程測量，并用油漆在相應軌頂外側標記測點位置，在軌腰外側標記測點里程。使用水準儀對既有線路縱斷面及測控樁進行一次全面測量。

4.4 施工計劃、勞動力組織、材料機具準備工作

根據施工計劃，正確編制提報施工及車輛運行計劃，及時向配合單位送達施工配合通知單。檢查并備全施工所需各種材料，提前運輸到位。檢查并配齊施工所需工機具，并做好檢修保養工作，確保性能良好。

4.5 作業程序

提前5日提報施工計劃→提前扒石砟及石砟裝袋（采用50cm的硬質尼龍袋，石砟裝袋扎口后預留3—5cm以防石砟外漏）→配砟車扒皮→機械拋砟→支墊石砟袋→K車卸砟→人工回填道砟→搗固車、配砟車、穩定車起、撥、搗、整形、穩定作業→人工綜合整理。

（1）提前在砟肩處可再利用的清砟，將其裝入編制袋，每側每一根軌枕裝一袋石砟放在路肩上，其余清潔石砟裝筐堆放路肩存放。

（2）封鎖后，及時清理掉邊坡存在的污土和對機械運行不利的障礙物，運用配砟車的側犁將未清篩地段砟肩處可利用的石砟清理到離鋼軌外側1.3米外，從而減輕清篩機的工作量。

（3）機械拋砟及支墊石砟袋。①封鎖后開挖導槽坑，橫向5m，縱向1m，深度為枕下300mm（道床不足300mm時，挖至路基面），開挖后需用枕木頭支墊。②清篩機作業起、終點順坡范圍，凈砟裝袋堆放線路兩側備用，并不得侵入鄰線限界。③當接收到施工封鎖的命令后，施工車輛進入封鎖區間指定地點解體，清篩機下架接鏈，K車人員作好卸車準備，其他車輛均按照指定地點進入作業準備狀態。④連接枕下導槽和挖掘鏈，完成作業工況轉換。⑤清篩機試運轉后開始拋床作業，作業時不作振動篩分，將枕下泥砟全部挖出并拋棄。⑥清篩機作業過程中人工用石砟袋隨即支墊軌枕，一枕墊一，兩側對稱支墊，將軌枕墊起約150mm。順坡起終點，3至5塊板墊袋數量由3袋遞減，兩側對稱支墊，順坡率應當控制在10‰以內。⑦人工在清篩機兩側同步清除上升、下降導槽下方殘留小土垅。⑧拋床操作中，清篩機主操作手需要時刻關注污土輸送帶驅動壓力。為確保操作效率，應當安排工作人員對主污土帶與旋轉輸送帶連接處的污土進行疏導，密切監視輸送狀態，并及時通知主操作手控制作業速度。如若出現堵塞現象，需要停止挖掘操作，安排人員進行清理。

收放車時基坑支墊要求：收放車時基坑處必須用石砟袋進行支墊牢固密實，RM-80清篩機支墊2根枕，650清篩機支墊1根枕。

預留至少70分鐘清篩機停機收車和線路起整恢復時間，清篩機拋床純作業時間根據封鎖時間而定（封鎖時間減110分鐘左右），作業前運行和準備時間約25分鐘。

（4）K車卸砟。①開底門卸砟前必須確認風壓不少于300kPa，且卸砟時需由地面指揮，確認道心卸足道砟而不過量確保安全。原始線路坡度超過5‰上坡時應適當減少風動卸砟車附掛數量。②清篩機收車后立即以作業速度牽引風動卸砟車前行，完成龍口及人工作業地段補砟，并繼續前行，然后等待其它大機聯掛。

（5）人工回填道砟。k車卸砟后，先測量線路水平，如水平不良，先用齒條壓機進行起道，人工打鎬，保證搗固車可通過，并立即組織人員將路肩堆放的清潔石砟回填至道床內，可利用的石砟全部回填，為搗固車搗固作業做好準備。

（6）線路起整作業。線路起整作業內容主要對當日換砟地段起整恢復、細整找平作業。2臺搗固車完成當日清篩機清篩地段的起、撥道、搗固作業，必須確保線路水平、高低、方向良好，標高達到設計要求，達到線路達速條件。

4.6 換砟作業的主要工作重點

（1）人工支墊石砟袋。清篩機挖掘出導槽后，組織人員將預先準備的石砟袋對應墊在軌枕正下方，一枕墊一，墊袋一定要穩固，避免倒塌，石砟裝載量要盡量一致。

（2）人工卸砟。清篩機開始作業后，當k車進入清篩地段，k車作業人員聽從地面指揮人員命令進行卸砟。要設專人觀看底門卸砟量，底門卸砟嚴禁超量，以不接觸車軸為宜。

（3）在清篩機、k車過后，先測量線路幾何尺寸，確保線路的水平、高低不超限，人員進行石砟串實，同時清理兩股鋼軌軌面、兩側的石砟及道心石砟的均勻，為搗固工作的進行做好準備。

5 施工重點及難點

5.1 隧道粉塵污染、能見度低問題

隧道內全拋清篩時容易產生大量的灰塵，同時聚集在隧道內不易排出，造成隧道能見度低。

5.2 隧道通風、防毒問題

隧道內的主要污染為廢氣污染和粉塵污染，因隧道內施工車輛多，產生的一氧化碳、二氧化碳排放量大，同時全拋作業揚塵多，導致氧氣含量低、粉塵污染嚴重。即使增加排風裝置及預灑水，但效果如何、作業人員人身安全是否等到保證，還需進一步評估。

5.3 隧道半徑600米的線路施工安全問題

一是隧道內半徑600米及以下的曲線地段較多（9座隧道在半徑600米及以下地段有5座，最小半徑500米），全拋施工全路首次（半徑600米及以下的非隧道曲線地段我局也未實施過全拋作業），沒有經驗可以借鑒。二是小半徑曲線作業安全控制難度大，沒有絕對把握。隧道內即使布置照明，因施工時粉塵量大，容易造成視線不良及線路難以在天窗點內恢復，導致線路水平、高低、方向等極易超限；再者全拋作業后曲線有下滑的安全隱患，容易造成施工機械脫線。

6 隧道防塵防毒措施

針對隧道內空氣不流暢、氧氣含量低、施工粉塵多、大機尾氣易中毒等情況，大膽探索、勇于實踐，創造了“隧道作業安全七法”：

（1）灑水除塵法，施工前利用軌道車牽引裝滿水的油罐車2輛在隧道內灑水除塵。

（2）水洗石砟法，施工前一日對K車進行灑水、鋪蓋毛氈保持水分，以減少K車隧道內卸砟時粉塵量。

（3）佩戴面具法，根據人員作業分工有針對性配置了全面罩呼吸器、防塵半面罩、防塵口罩、防煙塵護目鏡等防護面具。

（4）安裝凈化裝置法，對參與隧道作業的施工機械安裝了排放系統凈化裝置。

（5）配備通風裝置法，隧道施工期間為增加隧道通風強度，臨時增加了4套隧道施工通風裝置。

（6）實時檢測預警法，配置4臺檢測警報儀，對一氧化碳濃度進行實時檢測、超標預警。

（7）熄火等候法，根據作業流程節點，安排非作業車輛在隧道外等候，隧道內車輛非作業時段均熄火等候，以減少尾氣排放。

7 結束語

通過本次大型養路機械進行辛泰線隧道全拋施工組織的探索與實踐，有效的解決了邊遠支線隧道范圍內的線路道床臟污狀態，改善了隧道地段線路縱斷面、平面，延長了線路設備的使用壽命。同時，為今后隧道范圍內大型養路機械施工提供了寶貴經驗。