CPG500铺轨机单枕连续法铺轨施工在石济客专正线及联络线的应用

CPG500铺轨机单枕连续法铺轨施工在石济客专正线及联络线的应用

王荣

中铁十局集团第八工程有限公司 天津 300387

1.前言

《国家中长期铁路网规划》中指出，到2020年，全国铁路营业里程将达到10万公里，总投资将达到2万亿元，并提出了建设“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统，客运专线总里程1.2万公里以上。

随着科技进步和施工技术改进，国内高速铁路铺轨工程逐步向大型机械化、自动化施工方向发展。利用GPG500铺轨机组采用单枕连续法铺设无缝线路是一种新的铺轨施工技术，与传统的人工铺轨、铺设轨排后换铺长钢轨相比，此施工方法效率更高、机械化程度更高、自动化程度更高、铺轨精度更高。

石家庄至济南客运专线，是我国高速铁路网中太原至青岛客运专线的重要组成部分，建成之后，将连接起京广高速铁路、京沪高速铁路两大高速交通大动脉。线路起自河北省石家庄市，经河北省衡水市、沧州市、山东省德州市，至济南市，线路全长323.112km。

由中铁十局承建的石济客专正线DK197+900～DIK428+905.14段及济南西联络线、德州南联络线铺轨任务总共236.675公里，主要采用CPG500铺轨机组单枕连续法一次铺设无缝线路。

2.工法特点

2.1 CPG500铺轨机组采用单枕连续法一次性铺设长钢轨线路，每台班（8小时）可铺轨两公里，具备施工效率高、精确度高、自动化的优势，并大大的减少了劳动力配备，降低了施工成本。

2.2 机械自动布枕，电脑控制布枕间距，轨枕间距均匀，减少轨枕放正工程量。

2.3 采用标准化铺轨基地存放混凝土轨枕和长钢轨，采用成组枕轨运输车运输，均实现了分类、整齐存放、高效装车、成组运输，使铁路施工更加标准化、程序化。

3.适用范围

3.1受邻近既有线施工因素影响

根据施工工艺对比分析，传统的人工摆枕直推法施工和换铺法铺设长钢轨施工工序较复杂、施工周期长，施工成本高且安全压力较大。CPG500机组单枕法铺设长钢轨线路工序简单、一次性将枕轨、长钢轨铺设到位，提高了施工效率、减少了邻近营业线安全风险。

3.2长大距离铁路铺轨工程

广泛适用于高速铁路、城际客运专线、客货共线铁路的有砟轨道铺设施工，特别是先架梁、后铺轨施工组织模式下的轨道施工。采用单枕连续施工方法，材料在铺轨基地集中存储，利用工程线采用火车平板运输运量大，配置两列平板运输车，满足长距离铺轨需要。CPG500铺轨机组单枕连续法施工工艺简单，一次性将枕轨铺设到位，随铺随走，施工速度快，安全风险较小。因此，单枕连续法施工能较大程度的满足长距离铁路铺轨施工。

4.工艺原理

首先建设标准化铺轨基地，分类、整齐存放混凝土轨枕和长钢轨；待区间架梁施工完成并按工艺要求摊铺道砟形成一定长度的铺轨作业面后，组织长钢轨和混凝土轨枕装车、运输作业；利用CPG500铺轨机组采用单枕连续法一次性进行布枕、拖拉长钢轨、收轨入槽、紧固扣件作业，直接铺设成段长钢轨线路。该方法利用计算机和传感器进行混凝土轨枕间距控制、利用履带式牵引车提供动力自行、利用卷扬机和收轨器实现收轨入槽，配合设备提供的风动力完成扣件紧固作业。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 主要工艺流程

图1：CPG500铺轨机组单枕连续法施工工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1运轨便线进路选线及铺轨基地设置

（1）运轨便线进路选线

在设置铺轨基地之前确定路料进出路径，以靠近既有铁路车站并与车站接轨为原则，修建路料进出便线和接轨线路。石济客专铺轨工程选择将铺轨便线在既有邯济线桑梓店车站接轨，满足机车、平板、枕轨到达铺轨基地运输要求。

（2）铺轨基地设置

铺轨基地设混凝土轨枕存放区、长钢轨存放区、道岔存放区、扣配件存放区等，满足存放混凝土轨枕6万根、长钢轨100公里。

铺轨基地共设置4股道，1道为轨枕装卸线，2道为调车线，3道为长轨装卸线，并设置安全线。其中轨枕装卸线、长轨装卸线、调车线有效长度满足600米。

5.2.2铺轨组织

(1)铺轨施工组织机构（此图改成画图模式下做的流程图，不能用照片）

图2：施工组织机构图

(2)作业队伍人员配置

根据施工总体安排，配备二班组作业人员、二列枕轨运输车及一台CPG500铺轨主机，实现二班连续作业。配备人员情况如下：

表1：人员配备情况

表2：行车组织人员配置

5.2.3钢轨及轨枕存储、装卸、加固

（1）钢轨存储

跨长轨装卸线布置32台3T固定式龙门吊，龙门吊跨度17米，间距15.6米。龙门吊基础尺寸为：1m×1m，深1.2m。

图3：固定式龙门吊基础尺寸图

长轨装卸线一侧修建长钢轨存放基础，基础采用85个双台阶混凝土扩大基础。存轨台基底应力={钢轨总长度×钢轨总重/米+混凝土容重×体积}/台座受力面积={100×2×1000×60.6+2500×(0.8×0.4+1×0.4)×11.5}×9.8/1×11.5×85/1000=116.3(KPa),地基承载力设1.3系数，116.3×1.3=151.2Kpa，因此台座基础经换填处理后承载力应大于151.2Kpa。

长轨存放区建成后计划存放500m长轨条7层，呈金字塔型布置，底层布置68根，上层逐层递减2根，满足存轨100铺轨公里要求，长钢轨各层间横向通长放置10cm宽*1cm厚的钢板。为保证工程列车运行安全，长轨及龙门吊限界均不小于2.5m。

（2）轨枕存放

轨枕装卸线外侧场地作为轨料、轨枕存放区，轨枕存放区长330m*宽13m，轨料及道岔存放区长90m*宽13m。存放区地面做30cm厚的碎石土换填处理，轨枕存放区计算得地基承载力不得小于161.2Kpa(124Kpa*1.3)。

存放区共布置4台16T的走行式龙门吊，龙门吊跨度18m、高10m、悬臂长4.5m，龙门吊走行基础龙门吊行走基础为C30钢筋混凝土结构，基础尺寸428m*0.5m*0.5m,基础下采用15cm厚三七灰土换填，换填宽度0.5m。基础内预埋螺旋道钉，用于固定走行钢轨。

轨枕存放基础采用双轨枕倒扣成条型基础，共设5条纵向存枕区，长度330米。

5.2.4列车编组

作业现场CPG500铺轨机组编组顺序如下：由铺轨方向依次为履带式钢轨拖拉机+主机（作业车+辅助动力车）+枕轨运输车组（车载龙门吊）。

铺轨基地内枕轨运输列车采用内燃机车推送，编组顺序为36辆枕轨运输平板车+内燃机车。

5.2.5大坡度地段枕轨运输及铺轨作业方式

根据铺轨机组动力参数得知，铺轨机组满载最大作业爬坡能力为12‰。根据机车牵引力和CPG500机组牵引力计算，最大坡度超限地段采取减少枕轨运量的方法来满足铺轨作业需要，线路坡度超过12‰～15‰的地段枕轨运量减少为1.5铺轨公里，线路坡度超15‰地段枕轨运量减少为1铺轨公里。

5.2.6钢轨拖拉机遇道岔过轨措施

铺轨机组铺轨至道岔前方时，拖拉机无法将长轨端头拖拉至道岔端头部位合拢，需提前配置12.5m或25m工具轨并配置配套轨枕。拖拉机过道岔常采用吊车吊运的方式过轨。

6. 材料与设备

表3：铺轨工程主要机械设备

6. 质量控制措施

7.1技术要求

（1）按铺轨规范要求，道碴厚度＞0.15m，铺平压实；道碴顶宽＞4m，不设横向坡度；沿线路中心拉出宽0.6m、深0.1m的道碴槽；每25m设线路中心桩，桩顶低于碴顶面10mm左右，沿中心桩设自动布枕识别线（线路中心线）。

（2）轨枕两端钢筋全部割除后，长度不大于2620mm。

（3）枕轨运输车组的每节平板上应有醒目的编号（车号），便于现场吊枕人员识别。

7.2装车要求

（1）长钢轨装车须按铺设顺序由外向内装车，每次最多装4对（8根）。

（2）长钢轨锁定只允许每根锁定一个位置。

（3）每辆枕轨运输车装4层轨枕，每层28根，各层轨枕间用断面100mm×100mm的长木条支垫，长木条置于承轨槽内。

（4）轨枕装车后中心允许偏差±10mm（装车用吊枕架确保中心偏差及枕间±10mm），装车时在桥枕和普枕堆放时要按一定顺序，防止使用时造成积压。

（5）橡胶垫板要分普枕和桥枕分开装车。

7.3设备维修保养要求

（1）严格执行公司设备的班前检查制度及交接班制度，按要求对CPG500铺轨机组及配套设备进行维修保养，确保设备的有效运转。

（2）CPG500铺轨机组及配套设备必须由专业人员操作，做到四懂三会。

8．安全控制措施

8.1建立安全保证体系

施工中把工程线施工安全放在重中之重的位置，为确保工程线线施工安全，将工程线施工比照营业线施工进行管理，成立强有力的确保营业线施工安全组织机构。工程线防护安全小组建立以由项目经理任组长，项目副经理、安全总监、总工任副组长，主要负责工程线防护施工安全管理工作。

在工程线工作业，必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，严格执行《铁路营业线施工安全办法》、《铁路营业线施工安全管理实施细则》中的各项规定。

建立健全安全管理机构，设立专职安全员，根据国家有关法律法规制定安全生产制度并实施。

8.2安全要求

（1）通过中转油箱为铺轨机组主机及车载龙门吊加注燃油时，作业人员禁止携带烟火。

（2）枕轨运输或机组转场过程中，车辆行使速度≤30km/h。

（3）为确保行车安全，铺轨同时随后补上部分扣件，为避免后续钢轨焊接时拆除扣件数量过大，上扣件数量按每隔1根轨枕上1组，扣件安装要将轨距挡板等配件全部上齐。

（4）现场铺轨施工过程中，除特别要求外，要按层依次使用轨枕，以防各别平车重量过轻造成过大高差，使龙门吊走行轨不平顺，给施工带来不安全因素。

（5）各工位操作人员要在上岗前接受岗前培训，工作中严格按操作规程操作机械、使用机具。

8.3铺轨及运输施工作业安全措施

（1）人员安全教育培训措施

必须加强施工人员在既有线安全生产方面的培训，对施工人员进行安全基本知识和技能教育、遵章守纪和标准化作业的教育，认真学习执行国家有关安全施工规范，严格执行安全操作规程和铁道部的“铁路营业线施工安全管理办法”及铁路工程线施工安全的有关规定。

在工程线施工，严格执行有关的防护规定，设置防护标志和防护人员，并配备可靠的通讯联络工具，随时与车站驻站联络员或远方防护人员保持联系。

（2）安全技术措施

1）防机车擦伤钢轨措施

加强机车轮箍踏面的检查，发现踏面有油污时及时进行清除，保持机车走形部清洁，尽可能减少漏油处所，防止润滑油脂滴到车轮踏面和轨面上。经常检查轮缘喷油器喷嘴的角度，防止将油喷到轮箍踏面上，造成动轮擦伤。所有入段机车均应加足干净、牌号正确的润滑油。定期用刷子清除电控箱内外的灰尘，保证轮缘油润良好。机车整备时保证质量良好、数量充足的砂子，认真检查撒砂装置，确保砂管畅通。

机车启动时提级不要过快， 在弯道、长大坡道上牵引运行时施行预防性撒砂，防止空转，在粘着条件特别差的地段，不要盲目提级，应寻找最佳粘着点；轨面潮湿或有霜冻时，可先适量撒砂，增加轮轨间粘着系数；空气制动时，应早制动，少减压，一次减压量不可过多，必要时再追加减压；单阀制动时，应早制动，初制动制动缸压力不应大于50KPA，停车时应适当降低制动缸压力，单阀缓解量每次不得超过30KPA；低速运行时，若要施行电阻制动，先将司机控制手柄置于初制位，待电流稳定之后，再将手柄移至所需级位；由于怕抻钩，运行中几乎都采用电阻制动控制速度，调速时应适当使用空气制动；运行中，副司机走廊巡视时，应检查轮缘喷油器是否工作正常，若不工作应将轮缘喷油器控制器上工作开关从“运行位”移至“试验位”，继续工作。停车进行走行部分检查时，应检查轮缘油润是否良好。要选用操作熟练的司机，避免因操作不当造成人为的钢轨擦伤。

2. 机车防溜措施

列车或机车在站内停车时，不论在任何情况下，车长必须坚守岗位，有人看守机车。

列车在站内停车时，必须实行制动保压停车，并且减压量在100KPa以上，以保证列车可靠制动，在出发信号未开放前，不得缓解列车和机车制动。

机车重联时，停车后各机车必须保持单阀全制动，开车前缓解。

停留车待挂时间较长，车长必须打好铁鞋并单阀全制动，精力集中，严禁旽睡。

中间站摘解机车时，车长必须确认车站防溜人员到位并做好防溜，同时必须用无线与车站联控。 

区间被迫停车后，司机必须留守机车，列车管减压100KPa以上，保证全列车处于制动状态。

9. 环保措施

（1）防止噪声污染、粉尘污染，施工现场严格遵守有关规定和要求进行。

（2）按时对有关的环境保护内容进行安排、检查和总结。制定生产岗位责任制时，要有防止污染的要求，严防跑、冒、滴、漏，杜绝资源、能源的流失和浪费。

（3）降低消耗定额，提高原料、材料、燃料及水的利用率。

（4）施工垃圾集中堆放并及时清运，严禁随意凌空抛撒垃圾；要库内存放或有覆盖物封闭，运输要防止遗撒、飞扬，卸运应有降尘措施；做好对生活垃圾、扣件包装材料等漂浮的控制。

9. 效益分析

通过此次施工方法的探索，总结得出对长大坡度地段长钢轨铺设施工及运输作业可以选配不同牵引动力与装载量的组合。主要有以下几个优点：

10.1经济效益明显

采用CPG500铺轨机组单枕连续法施工具有安全稳定性好、施工质量有保障、工期短、施工工艺简单、路料集中存储管理等优点，通过实践证明，采用CPG500铺轨机组单枕连续法施工，经济效益、工期效益明显。

通过对以往铺轨施工方法与采用CPG500铺轨机单枕连续法施工成本对比分析得知，单枕连续法施工速度较换铺法施工每台班快0.5公里，每公里节约成本2.1万元，石济客专正线铺轨238铺轨公里，使用单枕法铺轨预计工期提前40天，节约成本总计约500万。

10.2社会效益

采用CPG500铺轨机单枕连续法施工，将大大缩短施工工期，减少对邻近京沪高铁营业线影响时间，得到了业主的好评。结合新建石济客专铁路工程施工，对该施工工艺研究进行社会效益分析如下：

（1)针对新建石济客专邻近京沪高铁营业线施工的情况，经过实践研究，考虑足够的安全系数，确定采用CPG500铺轨机组单枕连续法铺轨方法，有效解决了邻近京沪高铁营业线施工的安全问题，并通过优化施工方案，制定具体安全措施，确保邻近营业线施工安全。

（2)该技术可应用于长大铁路项目中，并通过计算确定轨道铺设的施工工效，施工质量、施工工艺达到国内先进水平；同时，为类似工程提供了新的经验。

（3)通过项目部的精心策划、合理安排，预期将我单位承担的石济客专山东段铺轨任务提前3个月完工。通过前期第一阶段的实践活动，项目部施工人员通过总结，对CPG500单枕连续法铺轨施工工艺有了较深刻的认识，施工管理措施更到位，管理水平进一步提高。前期第一阶段成功的实践成果得到了石济客专公司、济南铁路局、中铁济南工程建设监理有限公司的高度评价，为企业创造了良好的形象。

11．工程实例

石济客专铺轨工程自2016年8月1日至10月30日完成铺轨150公里，铺轨项目部按照既定目标安全、优质、高效的完成了铺轨任务。通过对因施工战线较长及邻近既有线施工带来的各种现场管理方面的施工难题的解决，项目部对CPG500铺轨机单枕连续法铺轨施工已具有成熟的经验，通过实践证明该铺轨方法具有良好的经济和社会效益，施工技术具有可复制性和推广性，具有广泛的推广应用前景，为以后铁路工程在类似情况下规划建设提供了可靠的决策依据和技术指导。

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