浅谈挖掘机在铁路桥梁及隧道集群式换枕的运用

李浩鹏，秦宽清

（中国铁路南宁局集团有限公司柳州工务机械段，1.高级工程师，2.助理工程师，广西 柳州，545007）

1 概述

在桥梁和隧道进行换枕作业，因受场地等制约。存在施工难度大、安全风险高，劳动效率低问题，虽然用进口大修列车取代人工换枕施工，可以做到安全、质量、进度有保障，但目前全国铁路只有2台，而国产大修列车的稳定性及作业效率不高，加之作业过后，增加较多的铝热焊，对线路后续保养不力。因此，选择一种既能满足施工进度和安全要求，又能减少焊头给后续线路保养带来难度的施工机械，是需要工务大修部门探索解决的课题。2017年，笔者所在单位在引进改造的挖掘机进行线路换枕后，将换枕扩展到桥梁和隧道内，取得良好效果。本文阐述实践证明行之有效的挖掘机桥梁、隧道换枕办法，期望对铁路类似施工起到参考作用。

2 技术要求与施工前技术调查

2.1 技术要求

1）挖掘机操作手必须持有国家颁发的挖掘机特种设备操作证；

2）凡参与挖掘机换枕施工的挖掘机操作手、带班负责人、配合挖掘机作业人员必须经铁路安全教育培训，并经考试合格后方可上岗作业。

3）挖掘机改造后须经相关安全、技术部门检查确认合格。一是挖掘机要安装有橡胶片的履带式驱动，便于上下道和防止刮伤钢轨；二是在挖掘机履带前后端加装定位导向轮，导向轮轮缘高度满足过岔安全要求又要防止挖掘车掉道；三是挖掘机上加装高度、左右旋转限位器，防止在电气化区段刮网和侵入邻线；四是挖掘机工作机构具有360度旋转功能；五是挖掘机要安装耙砟板。

4）配备专用工具。如：改造能装载25根及以上Ⅲa型枕的四轮平板车，隧道内吊枕的专用绳索及工具，锂电扳手等。

2.2 施工前的技术调查重点掌握以下情况：

1）轨枕摆放条件。掌握隧道口外及桥梁外两端有无满足卸枕的场地，隧道内隧道边墙距轨枕边的距离，在满足安全限界的情况下，能摆放多少Ⅲa型枕。

2）桥梁道床厚度。掌握桥梁道床厚度是否满足挖掘机作业的350 mm要求，如果是钢梁桥，与钢梁桥连接的有砟地段是木枕，能计算换枕后石砟厚度是否满足要求。

3）轨温条件。掌握锁定轨温是否具备作业条件，作业前是否需要进行无缝线路应力放散。

4）石碴情况。掌握换枕施工地段是否缺砟，施工前或施工过程中是否需补砟。

5）线上障碍。掌握现场是否有影响挖掘机作业的电务、供电、通讯设备。

3 施工组织

3.1 卸枕作业组织

1）根据每日施工情况进行机具编组。原则上是机车+2装枕平板车+1装挖掘机平板车+2装枕平板车+1装挖掘机平板车+2装枕平板车+1装挖掘机平板车+2装枕平板车+1装挖掘机平板车+2装枕平板车+1装挖掘机平板车+2轨道车。

2）核对封锁命令并发车。现场带班人员确认好停车位置，对好位。列车对位停稳后，卸料轨道车拆钩卸料，挖掘机操作手可启动挖掘机预热。

3）桥梁地段根据技术调查情况，将新枕卸在桥两头场地宽阔处，隧道地段约60%-80%新枕卸隧道内，新枕与线路平行纵向靠隧道边墙，其余部分卸在隧道外两端。

4）卸完轨枕后，路用平板需清扫干净，不准遗留碎石屑，同时要关好端门。带班负责人确认挖掘机捆绑牢固、台车清扫干净、无人员上下，并与车长确认达到动车条件后，卸枕列车方能返回车站。

5）卸完枕后全面检查轨枕及路料情况，确保卸枕后轨枕无超限、无翘头现象，轨枕放置稳固。

3.2 换枕施工组织

1）挖掘机换枕施工流程：办理封锁→挖掘机上道就位→使用四轮平板车装新枕→逐根松取扣件→开龙口（抽出旧枕）→扒砟、抽出旧枕→换入新枕→人工辅助上扣件→回填石砟→捣固→检查石砟情况，根据实际情况补砟→检查记录线路质量→开通线路。

2）施工前，清点好各换枕组的轨枕数量，原则上按每组25～30根枕安排，可根据装、运枕数量和距离调整换枕数量。

3）换枕地段交通便利，挖掘机可以自行到位；否则要在施工前将其装上路用平板车后利用封锁点由机车牵引到施工地段。挖掘机就位后使用四轮平板车装新枕，每层5～6枕，不超过5层。

4）配合挖掘机作业人员上道松取扣件，每隔8根预留1根安全枕不松扣件。扣件松取后用压机将钢轨抬起20 mm左右，以方便开挖拢口及抽出旧枕。

5）挖掘机开挖拢口，抽出拢口旧枕，桥上的旧枕摆放在作业方向的尾部线路上或空的四轮平板车上，隧道内的旧枕摆放在作业方向的前部线路上或隧道边墙，开挖后前3根枕不上新枕，由下一组进行安装。每次换入新枕后，人工辅助及时上好扣件，方正轨枕。

6）换枕后的混凝土轨枕配件要齐全、扣件配置正确、轨枕位置方正、对点，扣件恢复扭力矩。

7）换枕过程中如遇电容枕时，在设备管理单位配合人员到位后拆除连接线，再将电容枕抽出，等换枕至原电容枕位置时再原位插入，通知设备管理单位配合人员接好连接线。

8）换枕结束后，挖掘机依次向次日换枕地段前移，捣固车就位准备捣固；大机进入当日换枕地段作业前，应安排人员对线路几何尺寸进行测量（静态轨距偏差不超过+12 mm，-6 mm；三角坑偏差不大于30 mm；轨缝不大于30 mm；曲线目视圆顺，无反超高），确保大机能安全进入该地段；配合换枕人员拉好换枕地段石砟，确保轨枕盒、轨枕头、道心石砟饱满，道心或边坡石砟过多或过少地段，先用配砟车匀砟，匀不到位人工辅助均匀石砟。

9）用捣固车找平、拨正线路，稳定车跟随进行线路稳定，保证捣固后的线路达到放行列车条件。如挖掘机不需要转移，前移至次日换枕地段后就近存放。在区间或站区存放时，挖掘机尽量向远离线路的方向倾斜，走行轮全部上好制动，并用垫木在轮子前后做好固定，防止溜逸。停好后前臂放下，前臂放下后支撑在地面。利用平板车运送挖掘机时，要按规定要求进行捆绑固定并经轨道车负责人检查确认，防止装载偏载或捆绑不牢固。

4 主要控制措施

4.1 质量控制措施

1）拢口开挖及轨面标高控制（以电气化线路为例）：

（1）施工前，车间要掌握施工地段的接触网导高值，制定有效的轨面标高控制措施。

（2）在接触网导高已达临界值区段，扣件松开后，将轨底的胶垫取出，不准在轨底垫螺帽来抬高线路标高。

（3）换枕时拢口前3根枕不得换入，给后一台挖掘机换入；起端第一台挖掘机从换枕起点后5 m处开挖，把枕木抽出再换入，挖松道床，降低轨面标高；挖掘机扒砟时，刮砟板开挖至最深（有过道电缆深度不足时除外）。

2）大机作业及抬量控制

（1）大机进入换枕施工地段前，先安排人员测量线路几何尺寸，满足进入条件后方可驶入。捣固车作业前先使用稳定车按最大下压力240 KN，30 HZ震频进行稳定作业，桥上翻浆板结和水平严重不良时禁止进行稳定作业。

（2）稳定车作业后，捣固车作业前，安排人员测量轨面标高，测量的数据提供给看道人员给出起道量，施工当天原则上拢口两端按不大于2‰的顺坡率进行顺坡，中间线路根据线路标高情况预留10-20 mm的抬道量，满足第2、3天大机保养作业的抬量，按既有线路恢复。

4.2 安全控制措施

1）挖掘机上道作业实行专人负责，每3～4台挖掘机安排1名职工负责监控，劳务公司安排专人对挖掘机的运行、作业、摆放等安全事项负责。

2）挖掘机天窗点外必须在路肩以外宽阔地段停放稳固，同时上好制动。遇困难地段摆放距离线路较近时，必须及时报生产调度指挥中心，由指挥中心报机务、车务系统，避免司机误报疑似侵限而发生影响行车安全事件。

3）挖掘机上下路用平板车时，必须确认接触网停电。未停电时，人员、工具、绑绳等必须离接触网保持2 m以上安全距离，未停电时在路用平板车上严禁登高解锁及启动挖掘机。

4）挖掘机操作手必须加强对挖掘机的日常检修保养，特别是对挖掘机的走行部分、液压系统及动力系统等部位的检修保养，确保挖掘机的正常使用。在设置好防护的情况下，封锁前30 min应对挖掘机进行预热、试运行等作业前的准备工作。作业中挖掘机操作手要时刻注意挖掘机的状态，观察各种仪表和发动机的状态，作业当中不得无故停机熄火，发现异常情况要立即停止作业并撤出铁路安全限界以外。

5）挖掘机作业前，施工负责人、带班职工和挖掘机操作手必须对施工现场进行调查，熟悉作业走行路径、作业位置、作业程序、上下道地点及其他影响施工的设备设施状况。天窗点外严禁挖掘机上道，未经同意挖掘机操作手及其他作业人员不可进入作业场所。在天窗点内作业时，挖掘机必须听从带班人员的指挥，挖掘机在走行及作业时，任何部件必须与接触网带电部分保持2 m以上安全距离，与回流线、架空地线、保护线保持1 m以上安全距离。

6）挖掘机上道前须安装好左右限位器及限高器，车间安排副工长及以上职工会同劳务公司现场负责人共同确认每台挖掘机限位器安装良好后，方可上道作业。上道、作业、下道时，挖掘机作业臂均不得侵入邻线限界范围，因特殊情况需侵入邻线时必须经施工负责任人同意并做好防护后方可作业。当两线间线间距不足6.5 m时，邻线列车接近时，挖掘机必须停止作业，严禁向邻线一侧方向转动作业臂。

7）桥梁地段挖掘机换枕前，先由人工挖探桥梁地段道床厚度，确保道床厚度满足挖掘机作业要求；检查挡砟板距离轨枕头的距离是否满足挖掘机扒砟板作业尺寸要求；与设备管理单位检查步行板状态是否良好。在桥隧地段尽量安排业务技能强、操作水平高的作业人员，且每台挖掘机的工作量一致。配备好足够的、承载力强、容量大的四轮平板小车，一台挖掘机配2个四轮平板车，一个用于装运新枕，一个用于装运旧枕，一个四轮平板车装运的轨枕严禁超载、偏载，预防在推运过程中轨枕跌落在桥梁上，带班职工一人一机跟随做好盯控，同时新枕、旧枕严禁放置于步行板上，人员严禁扎推。

8）挖掘机必须配备应急液压油管、液压油等应急备品，预防作业过程中发动机突然熄火或作业臂无法正常收回时，可利用另一台挖掘机进行应急下道。

9）施工完毕挖掘机操作手关好门窗后，再进行统一二次加锁，钥匙由施工车间统一管理，防止操作人员私自在非施工期间操作挖掘机侵入铁路建筑限界或人为破坏线路设备等安全隐患。

5 结束语

本文介绍的挖掘机在铁路桥梁及隧道集群式换枕方法具有可行性效率性和推广性：一是笔者所在单位运用挖掘机换枕取得显著效果。通过增加机械数量即形成挖掘机集群大幅提升每日换枕量，按每日210 min天窗点统计，每台挖掘机可换25～30根，一座400 m的桥或隧道20～25台挖掘机就可完成，质量、效率较人工换枕大幅提高。二是运用挖掘机换枕有效克服了使用大修换枕列车需要插入短轨并增加铝热焊头，后期保养困难大和使用人工更换Ⅲa枕效率难以保证，而且劳动安全风险较大等弊端。三是对其他工务大修单位进行类似施工起到抛砖引玉作用，期望通过同行集思广益，在破解桥梁、隧道换枕难题，创新施工方法，提升质量效率上取得更多更好的思路和举措，为铁路运输安全作出贡献。