1 前言
随着高速铁路技术的不断发展,高速列车的商业运行速度迅速提高,特别是既有线改造提速或新线接入既有线,将会有大量大号码高速道岔的插入施工｡本文以贵(阳)—广(州)铁路施工Ⅰ标老罗堡线路所2组1/42有砟道岔既有线区间插入施工为依托,对“1/42有砟道岔既有线区间插入施工”作简要论述｡
2 概述
2.1 工程概况
新建贵广铁路与既有沪昆铁路在老罗堡线路所分开(道岔岔心D1K576+350=LZDK576+276.45=LYDK576+269.58),该点位于大土站与龙里站之间,为有砟线路,纵坡11.8‰｡设计在该处左､右线分别插入一组1/42有砟单开道岔,如图1所示,直股为新建贵广铁路,侧股为既有沪昆铁路｡将沪昆铁路双线分为4线,即新建贵广铁路左､右线,既有沪昆铁路左､右线｡并在线路右侧设线路所1处,对道岔进行管理｡
图1 42道岔总平面布置示意图
该段线路位于路堑内,堑坡较陡｡左线道岔铺设范围路堑坡脚距左线线路中线最小距离为9.29m(距接触网立柱最外端5.3m)｡右线道岔铺设范围路堑坡脚距左线路中心线最小距离为7.55m(距接触网立柱最外端3.8m);既有线左侧挖方最大高度34m,右侧挖方最大高度15m;道岔插铺范围有2座涵洞接长,路基控爆挖方4.5万m3｡
既有沪昆铁路设计运营最高速度160km/h,客车最高运行速度100km/h,上下行车频次41列/d｡周围地势狭窄,山高坡陡,无大型汽车运输条件,道岔大件运输只能通过既有线火车运输至现场｡
2.2 道岔结构情况
(1)岔枕铺设长度为172.8m,其中:道岔全长为157.2m,岔后过渡枕为15.6m｡前长为60.573m,后长为96.627m｡道岔分3段4节:第1节长为46.190m,第2节长为13.794m,第3节长为49.192m,第4节长为47.992m;道岔总重246t(含混凝土枕):第1节和第2节合计长59.992m,含8mm焊缝,共计71t;第3节长49.192m,重68t;第4节长47.992m,重76t;15.6m岔后过渡段含钢轨27t｡
(2)尖端设6个牵引点,采用分动钩型外锁闭装置;心轨设3个牵引点,采用钩型外锁闭装置｡
(3)道岔的尖轨为切线型,采用44.24m长的60D40弹性可弯尖轨,尖轨尖端为藏间式｡42号道岔平面尺寸如图2所示｡
图2 42号道岔平面尺寸示意图(m)
(4)扣件采用分开式Ⅱ型弹条扣件｡
(5)岔枕顶宽260mm､底宽300mm､高220mm｡岔枕最短2.4m､最长4.72m,共计25种｡
(6)结构部件最长49.192m,可动心辙叉为最大组装件,重14.305t｡
2.3 国内外同类技术现状
国内目前在既有线插铺道岔,基本为1/12和1/18小号码道岔｡由于其结构简单､组件长度短､重量轻,采用封锁拨接施工较容易保证施工质量和安全,正常情况下在180min封锁点内即可完成插铺工作｡2012年9月在郑西高速铁路荥阳中间站采用封锁拨接方式成功铺设了1组1/41高速铁路道岔｡由于郑西高速铁路行车密度小且在车站内铺设施工,施工现场场地开阔和对行车及安全影响小｡尽管此次施工为1/42道岔插铺提供了经验,但还不能对既有铁路繁忙干线区间封锁插铺1/42高速铁路道岔施工提供系统的技术支持｡
2008年在遂渝Ⅱ线进行了1/42道岔的原位铺设施工,考虑到是在新建线路进行施工,无任何的施工干扰,相较于既有沪昆铁路每天的41对列车行车密度以及贵州地区复杂的山区地形而言,其施工工艺不能原搬照抄,但仍可提供一定的借鉴作用｡
国外既有线路运营列车密度相对较小,且铁路建设并网情况少,道岔均采用原位铺设的方式进行,无大号码高速道岔插铺相关报道,无施工经验可借鉴｡因而,为保证1/42道岔铺设的安全和质量要求,本次在既有沪昆铁路铺设2组1/42道岔的具体施工技术和施工组织还需要做更为系统､全面的研究｡
2.4 本例与普通1/18道岔之比较
与目前国内普通1/18道岔的施工技术以及施工环境比较,研究出一套适合于本工程1/42道岔的整体插铺技术｡
(1) 比较情况
1/18 道岔插铺与1/42 道岔插铺对比表如表1所示。
| 序号 | 项目 | 1/18 | 1 /42 |
| 1 | 线路情况 | 目前国内所有插铺的 1 /18 道岔均为车站站内施工，其线路坡度为平坡 | 根据设计情况及既有线路情况，1 /42 道岔插铺位置的原既有线坡度为 11. 8‰ |
| 2 | 道岔结构 | 道岔铺设长度 69 m + 10. 5 m，共 79. 5 m，道岔全长 69 m，岔后过渡枕 10.5 m。前长31. 729 m，后长 37.271 m，道岔总重 76 t( 含混凝土枕) | 岔枕铺设长度 157. 2 m + 15． 6 m，共 172.8 m，道岔全长 157． 2 m，岔后过渡枕 15. 6 m。前长 60.573 m，后长 96.627 m，道岔总重 246 t ( 含混凝土枕) |
| 3 | 人员配置 | 240 人 | 805 人 |
| 4 | 设备配置 | 1 倍，如液压起道机 10 台 | 3 倍，如液压起道机 30 台 |
| 5 | 工装改制 | 无需进行设备改制 | 专门研制起道机辅助桁架、带限位装置的双滑轮、刻度滑轨等 |
| 6 | 控制测量 | 采用一次性测量、调整 | 分段单独测量，再进行搭接处联测，相对精度要求高 |
| 7 | 封锁时间 | 3 h | 8 ～ 10 h |
| 8 | 方案审批 | Ⅲ级方案，铁路局审批 | Ⅰ级方案，铁路总公司审批 |
(2)对比分析与研究
通过对比可以看出,站内插铺1/18道岔的施工场地主要为平坡,而本次施工的1/42道岔的施工场地为11.8‰的下坡,其坡度的不同为道岔的预拼､整体滑入带来了相当的技术难度｡而1/42道岔的整体插铺长度为157.2m,较1/18道岔长88.2m,约为1/18道岔的2.3倍;1/42道岔的重量为246t,较1/18道岔重76t,约为1/18道岔的3.5倍｡其相当悬殊的长度和重量差别,导致了施工人员､施工机械设备投入的加大;对工装有特殊要求,须研制改装;封锁施工时间约为1/18道岔的3倍;插铺过程中对各工序施工控制的要求更高｡
2.5 主要技术难点
(1)周围地势狭窄,山高坡陡,无大型汽车运输条件,道岔大件运输只能通过既有线火车运输至现场,卸车现场位于区间,线路上有接触网,卸车难度大,加之道岔单件长度长,吊装时保证不变形难度也很大｡
(2)道岔长157.2m､重246t,且2组1/42号道岔位于11.8‰坡道上,道岔横向滑移时容易变形和跨排,施工难度大｡
(3)道岔插入点位于既有沪昆铁路上阁关至龙里区间,每天行车41对,在这个区间进行2组1/42号道岔铺设施工,行车干扰大｡
(4)既有线区间插入1/42有砟道岔属国内首次,无经验可供借鉴,技术难度大｡
3 道岔总体施工方案
综合考虑现场实际情况,并经专家多次论证,决定采用侧位拼装整体推移插铺到位方案｡提出了“1个｡大要点加多个小要点;大要点道岔整体拨接插铺;小要点分级提速达标”的总体施工方案｡总体施工方案包括施工准备､大要点施工､小要点施工3个方面,其中大要点8~10h､小要点3~4h｡施工准备:提前完成道岔预拼场;完成道岔区及前后线路的中线高程调整或道床换铺,避免大要点内有改拨道或道床换铺施工;平行线路中线及坡道搭设预拼台位;轨料运输及卸车;完成道岔整体预拼､调试和岔内焊接｡
大要点施工:大要点内,集中人员设备采用横移方式,完成42号道岔整体拨接插铺,并临时连通前后线路,大机整道及精调后限速开通线路｡
小要点施工:分次小要点进行道岔及线路轨道精调､焊接锁定､大机整道及道床补砟作业,使线路分级提速达标｡
4 道岔插入施工工艺及关键施工技术要点
4.1 道岔插入施工工艺
整体插铺施工工艺流程如图3所示｡
图3 整体插铺施工工艺流程图
4.2 道岔插入施工关键施工技术要点
4.2.1 搭设平台
待路基开挖后,先进行大致整平,再以AB组填料将既有排水沟及新开挖路基进行分层回填压实｡回填至路基设计标高后,再对道岔预拼位置按既有枕木下300mm控制进行分层填筑压实｡之后再于AB组填料之上垂直于既有线按5~8m间距摆放木枕,木枕之上沿线路方向布置通长轨条,并用道钉将轨条固定于木枕之上,并对通长轨条按线路设计坡度进行调平,之后于轨条上方进行道岔预拼｡
4.2.2 卸车
(1)吊架的设计
由于轨料部件较长,传统的吊装工具不再适用,必须加工吊架工装｡
1/42道岔辙叉心重为14.305t,采用1套吊装机具设备,每套吊装机具如下:26m扁担梁1副,4根直径19.5mm的钢丝绳,其中:2根长13.45m,另外2根长10.77m,10t吊带9根,如图4所示｡
图4 辙叉心吊架
一般轨料最大部件长度为49.192m,2.95t｡
采用2套吊装机具设备,每套吊装机具如下:
23m扁担梁1副,4根直径19.5mm的钢丝绳,其中:2根长13.45m,另外2根长10.77m,10t吊带16根｡如图5所示｡
图5 钢轨件吊架
扁担梁采用2根32号槽钢并排焊接制作｡
(2)轨料卸车
一般轨料卸车:提前安排2台25t吊车就位,当运输列车到达现场后人工配合汽吊进行卸车作业,如图6所示｡
图6 吊车吊卸钢轨平面布置图
4.2.3 拼装道岔
受既有线11.8‰的下坡道限制,为减少道岔插铺后的起道､降道工程量,将道岔拼装台位也同样按11.8‰的下坡进行设置｡
(1)散轨料
根据测量定位将岔枕按定型图设计的间距摆放(从岔前到岔尾),按铺设图散放道岔配件｡
摆放道岔钢轨:按照道岔中心位置,从岔尖开始逐根摆放道岔钢轨,并将道岔钢轨连接起来;用钢尺沿直股方向测量道岔全长和道岔中心点,移动钢轨使道岔中心与道岔铺设中点对应且平行于既有线｡
(2)拼装
从岔前向岔后拼装,先拼直股,后拼曲股｡
注意在对道岔进行扣件加力锁定时,提前测量轨温,确保在设计锁定轨温范围内进行道岔锁定,并同步做好记录,监理旁站监督｡
(3)道岔焊接
预拼道岔经工务段验收合格后,在设计锁定轨温范围内及时对道岔内部接头位置进行铝热焊接､打磨,并做好相关记录｡
(4)道岔加固及调试
道岔在预拼台位上完成拼装和相关焊接,并进行道岔整体加固,加固方法是每2.5m用绝缘轨距拉杆进行固定,使道岔纵横向形成整体,提高道岔整体刚度,达到道岔整体滑移时不变形,完成工电联调｡
4.2.4 安装液压高程起道机
为保证道岔横移到位后能够整体缓慢下落就位,采用道岔换铺机组进行控制,起道机间距一般情况下按5~8m进行布置,根据现场实际情况进行调整,道岔直股30台,侧股12台｡
受岔尖及辙叉心自身构造限制,在该2处无法直接进行液压高程起道机的安设,为此设计安装起道机辅助钢轨桁架,如图8､图9所示,用以解决1/42道岔尖轨和辙叉心不能运用起道机起升作业以及道岔整个断面受力不均匀问题｡
图8 起升桁架结构图
4.2.5 穿､接滑轨及安装滑轮
由于此次施工2组道岔均位于11.8‰坡度上,因此,在横移过程中保证滑轨及滑轮的稳定性,防止其侧翻是关键控制点｡安装滑轨､滑轮如图10､图11所示｡
图10 安装滑轨、滑轮示意图
用50kg/m钢轨搭设横向滑道,将道岔缓慢滑入设计位置,滑轨垂直于道岔直股,水平;滑轨间距按5~8m进行布置,岔前地段按6m间距进行布置,岔后地段按4~5m进行布置｡滑轨下方按5m采用短枕木垂直于滑轨进行支撑,并用道钉将滑轨钉牢在枕木上,以防滑轨窜动,滑轨接头错开布置,错头距离50cm,每30m设1处双滑轨,滑轨上每50cm标注刻度并标记数字｡
滑轮:为防止道岔横移过程中滑轮倾覆,在道岔前后两端采用滑轮台车,中间采用双滑轮｡
利用液压高程起道机抬高道岔,安装滑轨及滑轮,安装完成后应立即使用木楔或其他装置卡住滑轮,防止道岔溜滑影响既有线(固定后的道岔不得过夜)并派专人进行看护｡
4.2.6 道岔横移落位
每50cm为一行程,在行程末端设铁靴卡控;推排人员统一指挥口令进行推排,同时用力,做到轨排缓慢､匀速到位,如图12､图13所示｡
图12 道岔滑移示意图
横移道岔采用在横移方向前端设地锚,每处滑轨前方设链条葫芦进行牵引及后方人员推送相结合的方式进行｡由总指挥手拿旗帜,用旗语进行指挥,分3小组对道岔进行横移,横移过程中各小组组长必须听从总指挥命令,做到同步､匀速横移｡任何一处滑至标记时即停止滑移,待所有滑轮到达标记处后再同步向下个50cm标记滑移,直至道岔滑移至设计位置｡利用短枕木头梯级落岔｡
4.2.7 上砟整道开通线路
各小组按指定位置进行粗调､人工上砟,直捣结合小机群捣固,焊接接头,以及道岔前后胶结结缘接头,使用道尺对道岔的几何尺寸进行检查,利用高程起道机对道岔方向进行微调,用钩锁器锁定直尖轨｡
待工务段对道岔进行验收合格后,进行清场､消点､开通线路｡分3次清点道岔捣固,分别提速至60km/h,80km/h最后一次捣固完成后提速至常速｡
5 结束语
5.1 思考
(1)存在问题:
起､落道岔和推排横移道岔全凭人工口令来保证步调的一致性,现场施工时由于人多(操作人员近千人)､噪声大,加之前后范围达200m,要作到步调一致非常难,这恰恰又是保证道岔准确到位的关键,还须进一步研究｡
(2)建议:
进一步研究起､落道岔和推排横移道岔采用机械化操作,确保同步性｡
5.2 结论
(1)随着高速铁路技术的不断发展,高速列车的商业运行速度迅速提高,特别是既有线改造提速或新线接入既有线,将会有大量高速道岔的插入施工｡贵广铁路施工Ⅰ标老罗堡线路所2组1/42有砟道岔既有线区间插入施工技术,已在大西客运专线得到成功应用,为今后类似工程的施工提供借鉴和参考｡
(2)贵广铁路老罗堡线路所1/42有砟道岔既有线区间插入施工,属国内首例,下行线3号道岔插入用时7.5h,上行线1号道岔插入用时6h,分别比计划提前2.5h和4h,均安全顺利完成施工任务,取得了较好效果｡
文章来源：
原文名称：60kg/m42 号单开有砟道岔既有线插入施工关键技术
作者信息：陈仁超( 中铁二局股份有限公司， 成都610031)
期刊信息：高速铁路技术 2015年8月
