橋上新建雙線鐵路有砟軌道500 m長軌鋪設技術

李浩宇 潘志剛

（1.中鐵十七局集團有限公司 山西太原 030006；2.中國國家鐵路集團有限公司工程質量監督管理局 北京 100844）

1 引言

目前，國內橋上新建雙線鐵路有砟軌道500 m長鋼軌的鋪設施工作業，在Ⅰ線無縫線路鋪軌施工中多采用有軌運輸架梁和換鋪500 m長鋼軌的模式［1］，即換鋪法；在Ⅱ線500 m長鋼軌鋪設施工中，一般采用人工直接鋪設的施工方法或采用WZ500C鋪軌機進行鋪設［2-4］。但是傳統人工直鋪的方式，由于鋼軌長度過長，容易形成硬彎和扭曲，損傷鋼軌，施工精度降低，影響軌道幾何形位。同時人員需求量較大、作業效率較低，難以滿足施工進度需求，對后續施工工序制約較大。而且在施工過程中還存在長鋼軌側翻的風險，安全風險系數高，對施工不利［5-6］。而采用WZ500C鋪軌機進行500 m長鋼軌鋪設時，基礎建設投資大，同時需要牽引機車和長鋼軌運輸車配合，投入的大型設備較多，成本高，且易受軌道及線下附屬施工交叉干擾的影響，無法連續作業［7-9］。

基于目前橋上新建雙線鐵路有砟軌道500 m長鋼軌鋪設施工現狀，如何減少用工量、提高效率、降低成本、保證安全是迫切需要解決的問題。本文依托新建唐山至曹妃甸鐵路工程項目，利用對現有技術優化改進和工裝設備開發應用等手段，提出了Ⅰ線采用換鋪法、Ⅱ線采用人工配合機械進行500 m長鋼軌鋪設的理念，并開發了相關的配套設備，取得了良好的效果。

2 橋上新建雙線鐵路有砟軌道500 m長軌鋪設技術優化

進行橋上新建雙線鐵路有砟軌道500 m長鋼軌鋪設施工，對工效、安全、成本等進行綜合分析，本文提出了Ⅰ線采用換鋪法、Ⅱ線采用人工配合機械鋪設的理念。即Ⅰ線施工采用邊鋪邊架，最終完成全線架梁施工，之后利用Ⅰ線作為Ⅱ線運輸軌枕、道砟、500 m長鋼軌等物料的通道，Ⅱ線采用人工配合自主研制的機械設備鋪設500 m長鋼軌的技術改進方案。

2.1 技術方案

（1）利用架橋機完成全線（Ⅰ、Ⅱ線）架梁作業，與此同時Ⅰ線軌排鋪設作業也已完成；（2）Ⅰ線軌排采用換鋪法完成500 m長鋼軌的安裝就位作業；（3）借助已完成的Ⅰ線作為通道運輸Ⅱ線軌枕，卸于Ⅰ、Ⅱ線間相應位置，采用人工鋪設軌枕［10］；（4）借助已完成的Ⅰ線作為通道運輸500 m長軌，卸于相應位置；（5）借助已完成的Ⅰ線作為撥軌入槽機械的行駛通道，人工配合機械撥移500 m長鋼軌至Ⅱ線相應位置安裝就位。

2.2 Ⅰ線換鋪法施工技術

近年來，橋梁已成為我國鐵路常用的形式之一。對于國內有砟軌道鐵路，為滿足沿途橋梁的架設，一般采用先鋪設Ⅰ線25 m軌排形成工程線，待全線梁體架設完成后，拆除25 m鋼軌，換鋪500 m長軌，即換鋪法［11］。

國內普通鐵路橋梁多采用定型跨度（32 m、24 m等）的預制T梁，而鐵路標準鋼軌長度為25 m，兩者之間不匹配。采用TJ165型鐵路架橋機或其他類似鐵路架橋機進行T形梁架設時，往往架梁和鋪軌同步完成，且架橋機必須行走至每一孔梁的梁端位置才能完成過孔作業。因此，在每次架橋機就位（在橋頭或梁端）時，都須使用非標準長度的短軌排臨時拼接。在鋪設標準軌排時，根據其與梁端相差的距離，采用1 m、1.5 m、2 m、3.5 m、4 m共 5段非標準短軌排，按表1進行搭配和組裝。

表1 臨時軌排配置 m

在整個架梁鋪設過程中，非標準軌排的鋪設、拆除都需借助架橋機進行，將多余的非標準軌排移動到Ⅱ線存放。在Ⅱ線架設輪胎式小型龍門吊，根據Ⅰ線的需要吊運非標準軌排，吊運至鋪設地點時再借助架橋機進行鋪設。待Ⅰ線全線梁體、軌排鋪架完成后，拆除25 m鋼軌，換鋪500 m長軌。

2.3 Ⅱ線人工配合機械施工技術

在唐曹鐵路項目Ⅱ線鋪設施工時，基于傳統人工撥軌入槽方式的弊端（人員需求量大、作業效率較低，難以滿足施工進度需求，對后續施工工序制約較大）［12-14］，Ⅱ線采用人工配合自主研制的機械鋪設施工。其基本施工步驟為：施工準備→布枕、勻枕→長軌大列卸放長鋼軌→人工配合機械撥長軌入槽→調整軌縫→調整軌下膠墊→安裝扣件、扣件復緊→施工完成。

自主研制的設備為“長鋼軌輔助撥軌作業頭裝置”，利用此裝置配合軌道車和可操控的機械臂可完成撥軌入槽。即500 m長鋼軌從該作業頭裝置的一端套入，通過中心軸和中心連接結構等部件與折疊式機械臂連接，機械臂固定在平板車上。軌道車、平板車、機械臂、作業頭相互配合，即通過人工操控機械臂和作業頭，控制長鋼軌水平、垂直方向位移，通過軌道車牽引平板車，實現長鋼軌的自動、快速撥移入槽。

2.3.1 機械撥軌入槽作業頭裝置

該作業頭裝置由鋼制框架、水平輥輪、豎向輥輪、中心軸、連接結構等部件組成，通過與機械臂連接操作使用，如圖1所示。

圖1 撥軌作業頭與機械臂

2.3.2 作業原理

（1）將長鋼軌從一端套入鋼制框架內，鋼制框架內設置3個（上方豎向布置2個、下方橫向布置1個，見圖1）輥輪，分別對鋼軌側面、底部進行水平及垂直方向限位，作業頭可通過輥輪沿長鋼軌方向運動。

（2）作業頭通過中心軸、中心連接結構等部件與折疊式機械臂連接。機械臂固定在平板車上，通過人工操控機械臂進而控制作業頭的方式實現長鋼軌水平和垂直方向的移動，通過軌道車牽引平板車在Ⅰ線上行駛，實現長鋼軌的快速撥移入槽。

（3）作業頭可繞中心軸水平旋轉，油缸安裝在機械臂頭部，并與作業頭中心連接結構連接，通過油缸可控制作業頭圍繞中心連接結構旋轉，可靈活實現曲線地段等工況下的長軌撥接施工。

（4）設置共計4個機械臂安裝在兩個平板車上，將長鋼軌套入作業頭，操控機械臂將其調整到合適位置，啟動軌道車帶動機械臂、作業頭前行，實現長鋼軌自動入槽。

2.3.3 使用方法

（1）施工前準備階段，通過Ⅰ線完成Ⅱ線軌枕散鋪、長鋼軌卸放、扣件擺放工作。

（2）軌道車在Ⅰ線與長鋼軌軌頭對位，操控機械臂與長鋼軌一頭對齊。

（3）將長鋼軌臨時提起、底部墊方木后，控制機械臂人工配合使長鋼軌套入1號作業頭內，如圖2所示。

（4）驅動軌道車前行，至2號作業頭與軌頭平齊處，依次完成2號、3號、4號作業頭套入，如圖3所示。

圖2 鋼軌套入1號作業頭

圖3 鋼軌套入4號作業頭

（5）操控4個機械臂調整作業頭位置，使長鋼軌由兩線之間逐步過渡至最佳落槽位置，如圖4所示。

（6）保持機械臂與作業頭位置不動，驅動軌道車前行，實現長鋼軌自動入槽。

（7）4號作業頭后緊跟2～4名工人隨時盯控入槽狀態，必要時進行小幅度人工撥軌，如圖5所示。

圖4 操控機械臂使鋼軌入槽

圖5 工人檢查入槽效果

（8）長軌撥軌入槽的同時，安排后續扣件安裝等作業，實現施工流水作業，提高長軌撥軌入槽和直鋪作業效率。

2.3.4 作業效果

該作業頭裝置與機械臂、軌道車、平板車等相互配合，通過人工操控機械臂、作業頭實現長鋼軌水平及垂直方向位移控制，通過軌道車牽引平板車，實現長鋼軌的自動、快速撥移入槽。此方法顯著降低了人工撥軌過程中長軌側翻的風險，大幅度提升了長軌入槽作業效率，節省了勞動力，確保了長軌直鋪施工進度，及時為后續各工序施工創造了良好的作業面。如表2所示，與傳統人工撥軌入槽相比，其工效水平和安全風險都有顯著的改善。

表2 傳統人工撥軌與人工配合機械臂撥軌施工對照

3 工程實例及應用情況

由中鐵十七局集團有限公司施工的新建唐山至曹妃甸正線軌道工程采用重型軌道標準設計，為一次性鋪設跨區間無縫線路的有砟軌道，線路全長91.329 km，需鋪設P60-500 m U75V長鋼軌162.143 km，架橋36座。

該工程橋上新建雙線鐵路有砟軌道施工Ⅰ線采用換鋪法，即采用架橋機先鋪設25 m軌排形成工程線，待全線梁體架設完成后，拆除25 m鋼軌，換鋪500 m長軌。Ⅱ線軌道鋪設采用人工配合機械直鋪的方式進行長鋼軌鋪設。應用自主研制的裝置和改進的施工方法，顯著降低了人工撥軌過程中長軌側翻風險，提升了長軌入槽作業效率，節省了勞動力，縮短工期1.1個月，確保了施工進度，及時為后續各工序施工創造了良好的作業面。

4 結論

本文依托新建唐山至曹妃甸鐵路工程項目，對橋上新建雙線鐵路有砟軌道500 m長鋼軌鋪設技術進行了優化分析，提升了鋪架效率，降低了施工安全風險，保障了施工質量。

（1）提出了Ⅰ線采用換鋪法，Ⅱ線采用人工配合機械進行500 m長軌鋪設的理念，并成功應用于施工項目，工效、安全、成本優勢顯著。

（2）Ⅰ線采用換鋪法施工時，給出了臨時非標準軌排的配置表，根據標準軌排與梁端距離進行組合、安裝，便于施工，方便快捷。

（3）通過自主研制的“長鋼軌輔助撥軌作業頭裝置”，配合軌道車和可操控的機械臂完成撥軌，提高了Ⅱ線鋪軌效率，節省了勞動力，降低了施工安全風險。