淺談挖掘機(jī)在鐵路橋梁及隧道集群式換枕的運(yùn)用

李浩鵬，秦寬清

（中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司柳州工務(wù)機(jī)械段，1.高級(jí)工程師，2.助理工程師，廣西 柳州，545007）

1 概述

在橋梁和隧道進(jìn)行換枕作業(yè)，因受場(chǎng)地等制約。存在施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，勞動(dòng)效率低問(wèn)題，雖然用進(jìn)口大修列車取代人工換枕施工，可以做到安全、質(zhì)量、進(jìn)度有保障，但目前全國(guó)鐵路只有2臺(tái)，而國(guó)產(chǎn)大修列車的穩(wěn)定性及作業(yè)效率不高，加之作業(yè)過(guò)后，增加較多的鋁熱焊，對(duì)線路后續(xù)保養(yǎng)不力。因此，選擇一種既能滿足施工進(jìn)度和安全要求，又能減少焊頭給后續(xù)線路保養(yǎng)帶來(lái)難度的施工機(jī)械，是需要工務(wù)大修部門探索解決的課題。2017年，筆者所在單位在引進(jìn)改造的挖掘機(jī)進(jìn)行線路換枕后，將換枕擴(kuò)展到橋梁和隧道內(nèi)，取得良好效果。本文闡述實(shí)踐證明行之有效的挖掘機(jī)橋梁、隧道換枕辦法，期望對(duì)鐵路類似施工起到參考作用。

2 技術(shù)要求與施工前技術(shù)調(diào)查

2.1 技術(shù)要求

1）挖掘機(jī)操作手必須持有國(guó)家頒發(fā)的挖掘機(jī)特種設(shè)備操作證；

2）凡參與挖掘機(jī)換枕施工的挖掘機(jī)操作手、帶班負(fù)責(zé)人、配合挖掘機(jī)作業(yè)人員必須經(jīng)鐵路安全教育培訓(xùn)，并經(jīng)考試合格后方可上崗作業(yè)。

3）挖掘機(jī)改造后須經(jīng)相關(guān)安全、技術(shù)部門檢查確認(rèn)合格。一是挖掘機(jī)要安裝有橡膠片的履帶式驅(qū)動(dòng)，便于上下道和防止刮傷鋼軌；二是在挖掘機(jī)履帶前后端加裝定位導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪輪緣高度滿足過(guò)岔安全要求又要防止挖掘車掉道；三是挖掘機(jī)上加裝高度、左右旋轉(zhuǎn)限位器，防止在電氣化區(qū)段刮網(wǎng)和侵入鄰線；四是挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)具有360度旋轉(zhuǎn)功能；五是挖掘機(jī)要安裝耙砟板。

4）配備專用工具。如：改造能裝載25根及以上Ⅲa型枕的四輪平板車，隧道內(nèi)吊枕的專用繩索及工具，鋰電扳手等。

2.2 施工前的技術(shù)調(diào)查重點(diǎn)掌握以下情況：

1）軌枕擺放條件。掌握隧道口外及橋梁外兩端有無(wú)滿足卸枕的場(chǎng)地，隧道內(nèi)隧道邊墻距軌枕邊的距離，在滿足安全限界的情況下，能擺放多少Ⅲa型枕。

2）橋梁道床厚度。掌握橋梁道床厚度是否滿足挖掘機(jī)作業(yè)的350 mm要求，如果是鋼梁橋，與鋼梁橋連接的有砟地段是木枕，能計(jì)算換枕后石砟厚度是否滿足要求。

3）軌溫條件。掌握鎖定軌溫是否具備作業(yè)條件，作業(yè)前是否需要進(jìn)行無(wú)縫線路應(yīng)力放散。

4）石碴情況。掌握換枕施工地段是否缺砟，施工前或施工過(guò)程中是否需補(bǔ)砟。

5）線上障礙。掌握現(xiàn)場(chǎng)是否有影響挖掘機(jī)作業(yè)的電務(wù)、供電、通訊設(shè)備。

3 施工組織

3.1 卸枕作業(yè)組織

1）根據(jù)每日施工情況進(jìn)行機(jī)具編組。原則上是機(jī)車+2裝枕平板車+1裝挖掘機(jī)平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機(jī)平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機(jī)平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機(jī)平板車+2裝枕平板車+1裝挖掘機(jī)平板車+2軌道車。

2）核對(duì)封鎖命令并發(fā)車。現(xiàn)場(chǎng)帶班人員確認(rèn)好停車位置，對(duì)好位。列車對(duì)位停穩(wěn)后，卸料軌道車拆鉤卸料，挖掘機(jī)操作手可啟動(dòng)挖掘機(jī)預(yù)熱。

3）橋梁地段根據(jù)技術(shù)調(diào)查情況，將新枕卸在橋兩頭場(chǎng)地寬闊處，隧道地段約60%-80%新枕卸隧道內(nèi)，新枕與線路平行縱向靠隧道邊墻，其余部分卸在隧道外兩端。

4）卸完軌枕后，路用平板需清掃干凈，不準(zhǔn)遺留碎石屑，同時(shí)要關(guān)好端門。帶班負(fù)責(zé)人確認(rèn)挖掘機(jī)捆綁牢固、臺(tái)車清掃干凈、無(wú)人員上下，并與車長(zhǎng)確認(rèn)達(dá)到動(dòng)車條件后，卸枕列車方能返回車站。

5）卸完枕后全面檢查軌枕及路料情況，確保卸枕后軌枕無(wú)超限、無(wú)翹頭現(xiàn)象，軌枕放置穩(wěn)固。

3.2 換枕施工組織

1）挖掘機(jī)換枕施工流程：辦理封鎖→挖掘機(jī)上道就位→使用四輪平板車裝新枕→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，根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)砟→檢查記錄線路質(zhì)量→開通線路。

2）施工前，清點(diǎn)好各換枕組的軌枕數(shù)量，原則上按每組25～30根枕安排，可根據(jù)裝、運(yùn)枕數(shù)量和距離調(diào)整換枕數(shù)量。

3）換枕地段交通便利，挖掘機(jī)可以自行到位；否則要在施工前將其裝上路用平板車后利用封鎖點(diǎn)由機(jī)車牽引到施工地段。挖掘機(jī)就位后使用四輪平板車裝新枕，每層5～6枕，不超過(guò)5層。

4）配合挖掘機(jī)作業(yè)人員上道松取扣件，每隔8根預(yù)留1根安全枕不松扣件?？奂扇『笥脡簷C(jī)將鋼軌抬起20 mm左右，以方便開挖攏口及抽出舊枕。

5）挖掘機(jī)開挖攏口，抽出攏口舊枕，橋上的舊枕擺放在作業(yè)方向的尾部線路上或空的四輪平板車上，隧道內(nèi)的舊枕擺放在作業(yè)方向的前部線路上或隧道邊墻，開挖后前3根枕不上新枕，由下一組進(jìn)行安裝。每次換入新枕后，人工輔助及時(shí)上好扣件，方正軌枕。

6）換枕后的混凝土軌枕配件要齊全、扣件配置正確、軌枕位置方正、對(duì)點(diǎn)，扣件恢復(fù)扭力矩。

7）換枕過(guò)程中如遇電容枕時(shí)，在設(shè)備管理單位配合人員到位后拆除連接線，再將電容枕抽出，等換枕至原電容枕位置時(shí)再原位插入，通知設(shè)備管理單位配合人員接好連接線。

8）換枕結(jié)束后，挖掘機(jī)依次向次日換枕地段前移，搗固車就位準(zhǔn)備搗固；大機(jī)進(jìn)入當(dāng)日換枕地段作業(yè)前，應(yīng)安排人員對(duì)線路幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量（靜態(tài)軌距偏差不超過(guò)+12 mm，-6 mm；三角坑偏差不大于30 mm；軌縫不大于30 mm；曲線目視圓順，無(wú)反超高），確保大機(jī)能安全進(jìn)入該地段；配合換枕人員拉好換枕地段石砟，確保軌枕盒、軌枕頭、道心石砟飽滿，道心或邊坡石砟過(guò)多或過(guò)少地段，先用配砟車勻砟，勻不到位人工輔助均勻石砟。

9）用搗固車找平、撥正線路，穩(wěn)定車跟隨進(jìn)行線路穩(wěn)定，保證搗固后的線路達(dá)到放行列車條件。如挖掘機(jī)不需要轉(zhuǎn)移，前移至次日換枕地段后就近存放。在區(qū)間或站區(qū)存放時(shí)，挖掘機(jī)盡量向遠(yuǎn)離線路的方向傾斜，走行輪全部上好制動(dòng)，并用墊木在輪子前后做好固定，防止溜逸。停好后前臂放下，前臂放下后支撐在地面。利用平板車運(yùn)送挖掘機(jī)時(shí)，要按規(guī)定要求進(jìn)行捆綁固定并經(jīng)軌道車負(fù)責(zé)人檢查確認(rèn)，防止裝載偏載或捆綁不牢固。

4 主要控制措施

4.1 質(zhì)量控制措施

1）攏口開挖及軌面標(biāo)高控制（以電氣化線路為例）：

（1）施工前，車間要掌握施工地段的接觸網(wǎng)導(dǎo)高值，制定有效的軌面標(biāo)高控制措施。

（2）在接觸網(wǎng)導(dǎo)高已達(dá)臨界值區(qū)段，扣件松開后，將軌底的膠墊取出，不準(zhǔn)在軌底墊螺帽來(lái)抬高線路標(biāo)高。

（3）換枕時(shí)攏口前3根枕不得換入，給后一臺(tái)挖掘機(jī)換入；起端第一臺(tái)挖掘機(jī)從換枕起點(diǎn)后5 m處開挖，把枕木抽出再換入，挖松道床，降低軌面標(biāo)高；挖掘機(jī)扒砟時(shí)，刮砟板開挖至最深（有過(guò)道電纜深度不足時(shí)除外）。

2）大機(jī)作業(yè)及抬量控制

（1）大機(jī)進(jìn)入換枕施工地段前，先安排人員測(cè)量線路幾何尺寸，滿足進(jìn)入條件后方可駛?cè)?。搗固車作業(yè)前先使用穩(wěn)定車按最大下壓力240 KN，30 HZ震頻進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)，橋上翻漿板結(jié)和水平嚴(yán)重不良時(shí)禁止進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)。

（2）穩(wěn)定車作業(yè)后，搗固車作業(yè)前，安排人員測(cè)量軌面標(biāo)高，測(cè)量的數(shù)據(jù)提供給看道人員給出起道量，施工當(dāng)天原則上攏口兩端按不大于2‰的順坡率進(jìn)行順坡，中間線路根據(jù)線路標(biāo)高情況預(yù)留10-20 mm的抬道量，滿足第2、3天大機(jī)保養(yǎng)作業(yè)的抬量，按既有線路恢復(fù)。

4.2 安全控制措施

1）挖掘機(jī)上道作業(yè)實(shí)行專人負(fù)責(zé)，每3～4臺(tái)挖掘機(jī)安排1名職工負(fù)責(zé)監(jiān)控，勞務(wù)公司安排專人對(duì)挖掘機(jī)的運(yùn)行、作業(yè)、擺放等安全事項(xiàng)負(fù)責(zé)。

2）挖掘機(jī)天窗點(diǎn)外必須在路肩以外寬闊地段停放穩(wěn)固，同時(shí)上好制動(dòng)。遇困難地段擺放距離線路較近時(shí)，必須及時(shí)報(bào)生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，由指揮中心報(bào)機(jī)務(wù)、車務(wù)系統(tǒng)，避免司機(jī)誤報(bào)疑似侵限而發(fā)生影響行車安全事件。

3）挖掘機(jī)上下路用平板車時(shí)，必須確認(rèn)接觸網(wǎng)停電。未停電時(shí)，人員、工具、綁繩等必須離接觸網(wǎng)保持2 m以上安全距離，未停電時(shí)在路用平板車上嚴(yán)禁登高解鎖及啟動(dòng)挖掘機(jī)。

4）挖掘機(jī)操作手必須加強(qiáng)對(duì)挖掘機(jī)的日常檢修保養(yǎng)，特別是對(duì)挖掘機(jī)的走行部分、液壓系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)等部位的檢修保養(yǎng)，確保挖掘機(jī)的正常使用。在設(shè)置好防護(hù)的情況下，封鎖前30 min應(yīng)對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行預(yù)熱、試運(yùn)行等作業(yè)前的準(zhǔn)備工作。作業(yè)中挖掘機(jī)操作手要時(shí)刻注意挖掘機(jī)的狀態(tài)，觀察各種儀表和發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，作業(yè)當(dāng)中不得無(wú)故停機(jī)熄火，發(fā)現(xiàn)異常情況要立即停止作業(yè)并撤出鐵路安全限界以外。

5）挖掘機(jī)作業(yè)前，施工負(fù)責(zé)人、帶班職工和挖掘機(jī)操作手必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，熟悉作業(yè)走行路徑、作業(yè)位置、作業(yè)程序、上下道地點(diǎn)及其他影響施工的設(shè)備設(shè)施狀況。天窗點(diǎn)外嚴(yán)禁挖掘機(jī)上道，未經(jīng)同意挖掘機(jī)操作手及其他作業(yè)人員不可進(jìn)入作業(yè)場(chǎng)所。在天窗點(diǎn)內(nèi)作業(yè)時(shí)，挖掘機(jī)必須聽(tīng)從帶班人員的指揮，挖掘機(jī)在走行及作業(yè)時(shí)，任何部件必須與接觸網(wǎng)帶電部分保持2 m以上安全距離，與回流線、架空地線、保護(hù)線保持1 m以上安全距離。

6）挖掘機(jī)上道前須安裝好左右限位器及限高器，車間安排副工長(zhǎng)及以上職工會(huì)同勞務(wù)公司現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人共同確認(rèn)每臺(tái)挖掘機(jī)限位器安裝良好后，方可上道作業(yè)。上道、作業(yè)、下道時(shí)，挖掘機(jī)作業(yè)臂均不得侵入鄰線限界范圍，因特殊情況需侵入鄰線時(shí)必須經(jīng)施工負(fù)責(zé)任人同意并做好防護(hù)后方可作業(yè)。當(dāng)兩線間線間距不足6.5 m時(shí)，鄰線列車接近時(shí)，挖掘機(jī)必須停止作業(yè)，嚴(yán)禁向鄰線一側(cè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)作業(yè)臂。

7）橋梁地段挖掘機(jī)換枕前，先由人工挖探橋梁地段道床厚度，確保道床厚度滿足挖掘機(jī)作業(yè)要求；檢查擋砟板距離軌枕頭的距離是否滿足挖掘機(jī)扒砟板作業(yè)尺寸要求；與設(shè)備管理單位檢查步行板狀態(tài)是否良好。在橋隧地段盡量安排業(yè)務(wù)技能強(qiáng)、操作水平高的作業(yè)人員，且每臺(tái)挖掘機(jī)的工作量一致。配備好足夠的、承載力強(qiáng)、容量大的四輪平板小車，一臺(tái)挖掘機(jī)配2個(gè)四輪平板車，一個(gè)用于裝運(yùn)新枕，一個(gè)用于裝運(yùn)舊枕，一個(gè)四輪平板車裝運(yùn)的軌枕嚴(yán)禁超載、偏載，預(yù)防在推運(yùn)過(guò)程中軌枕跌落在橋梁上，帶班職工一人一機(jī)跟隨做好盯控，同時(shí)新枕、舊枕嚴(yán)禁放置于步行板上，人員嚴(yán)禁扎推。

8）挖掘機(jī)必須配備應(yīng)急液壓油管、液壓油等應(yīng)急備品，預(yù)防作業(yè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火或作業(yè)臂無(wú)法正常收回時(shí)，可利用另一臺(tái)挖掘機(jī)進(jìn)行應(yīng)急下道。

9）施工完畢挖掘機(jī)操作手關(guān)好門窗后，再進(jìn)行統(tǒng)一二次加鎖，鑰匙由施工車間統(tǒng)一管理，防止操作人員私自在非施工期間操作挖掘機(jī)侵入鐵路建筑限界或人為破壞線路設(shè)備等安全隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的挖掘機(jī)在鐵路橋梁及隧道集群式換枕方法具有可行性效率性和推廣性：一是筆者所在單位運(yùn)用挖掘機(jī)換枕取得顯著效果。通過(guò)增加機(jī)械數(shù)量即形成挖掘機(jī)集群大幅提升每日換枕量，按每日210 min天窗點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)挖掘機(jī)可換25～30根，一座400 m的橋或隧道20～25臺(tái)挖掘機(jī)就可完成，質(zhì)量、效率較人工換枕大幅提高。二是運(yùn)用挖掘機(jī)換枕有效克服了使用大修換枕列車需要插入短軌并增加鋁熱焊頭，后期保養(yǎng)困難大和使用人工更換Ⅲa枕效率難以保證，而且勞動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)較大等弊端。三是對(duì)其他工務(wù)大修單位進(jìn)行類似施工起到拋磚引玉作用，期望通過(guò)同行集思廣益，在破解橋梁、隧道換枕難題，創(chuàng)新施工方法，提升質(zhì)量效率上取得更多更好的思路和舉措，為鐵路運(yùn)輸安全作出貢獻(xiàn)。