高原机械化铺轨整道工法.docx

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高原机械化铺轨整道工法

青藏铁路机械铺轨施工工法

TGJGF-05-06-58

一、前言

新建青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多千米，其中海拔高于4000m的路段约965km,通过

多年冻土区长约550km。

沿线空气稀薄、气候严寒、昼夜温差大、生态环境十分脆弱，平均气温-2〜-6C,极端最高气温33C，极端最低气温-45C。

青藏高原即使在暖季也一日中常见四季，环境、温度变化无常,恶劣的自然环境、气候条件与内地铁路轨道工程所处环境截然不同,现有技术标准均需在工程实践中予以验证、创新。

要建设一条世界一流的高原铁路,在轨道工程施工中如何控制轨缝及大型机械化整道施工是一个必须解决的难题。

中铁一局和中铁二十二局集团公司分别承担着青藏铁路南山口至安多段的铺轨架梁工程和安多——拉萨段机械化整道施工。

为使青藏铁路特殊条件下铺轨作业能顺利进行,中铁一局集团公司组织具有多年铺架经验的专家、技术人员，进行研究、论证，对PG-30型铺轨机机进行了一系

列适应性改造。

为搞好轨缝控制专门成立了轨缝控制科研小组,通过理论计算,结合现场施工的实际情况及以往施工经验,以南山口至不冻泉段线路轨缝为研究对象,认真总结施工中正反两方面的经验,融合中铁二十二局集团的高原机械化整道施工经验,形成了一套高原特殊条件下机械铺轨及大型机械化整道的施工工法。

二、工法特点

1、针对高原缺氧和低温对铺轨机机械部分的影响,对铺轨机进行高原适应性改造,以满足高原高寒情况下铺轨要求。

2、从轨排钉联、路基平整等工序全面考虑,严格控制一切可能在铺轨时影响轨缝的不利因素。

3、根据铺轨时轨缝预留计算公式,合理选用各参数,现场测量轨温,计算最合适的轨缝预留

值。

4、铺轨时根据计算轨缝预留值,先使用合适型号的轨缝卡连接钢轨接头,待铺轨过后,再补接头夹板,并按规定力矩上紧接头螺栓。

既保证了轨缝,又提高了铺轨速度。

5、铺轨过后及时复紧接头螺栓和组织上碴整道,以增加道床阻力和稳定性,阻止轨缝发生不均匀变化,起到控制轨缝的目的。

6、通过控制轨缝为核心以控制最终铺轨的质量。

7、通过大型机械化整道作业机组（MDZ进行铺碴整道，可以迅速有效地提高道床稳定性，确保线路质量。

三、工法适用范围

本工法适用于铁路高原、高寒、大坡道特殊条件下机械铺轨及整道施工。

四、工艺原理

1、铺轨机高原适应性改造设备发动机改造主要是通过改造增压器、重新设计发动机进、排气管、调整发动机冷却风量、扭矩曲线及供油时间、改造发电机组等措施改善内燃机工况，提高发动机功率、降低发动机温度，保证整机热平衡，从整体上提高内燃机的耐用性；针对青藏线20%。

的长大坡道主要是从牵引走行

系统及制动系统的改造入手，提高铺轨机爬坡能力及制动能力，降低故障率，确保其在对位、走行及铺轨过程中的作业安全；对电线、电缆等机电产品采用新型紫外线防护技术和材料，避免机电产品过早损坏，减少故障率，提高了设备耐用性；改善低温情况下钢丝绳柔性差排绳不良的情况；对铺轨机拖拉、走行机构进行改造，提高了铺架速度。

2、由于青藏铁路沿线经过地区均处于高寒和大温差条件下，昼夜温差大，铺轨时轨缝不易控

制。

根据公式△L=aXLXAT（a――钢轨的线膨胀系数a=0.0000118/C,L——钢轨长度，△T温度变化量，△L钢轨变化长度）可知，钢轨温度变化1C时，长度为25m的钢轨将变化约0.3mm。

对于大温差地区如果每天轨温变化按50C计算，则长度为25m的钢轨每天最大变化

约15mm使得铺轨时轨缝的预留及铺轨过后线路轨缝的控制成为施工中的一个难点。

因此必须随时掌握轨温变化情况，才能有效控制轨缝。

3、铺轨时根据现场测量轨温，利用公式a=0.0118（Tmax-t）L-C计算预留轨缝值。

式中a――铺轨时预留轨缝（mm,如计算结果得负值，按零计。

Tmax――钢轨可能达到的最高温度（C）.其值采用当地历史最高气温加20C;由于青藏铁

路处于特殊的气候条件下，最高气温一般在30C±5C左右，而最高轨温为最高气温+20C

即50C±5C左右。

现场施工时应根据不同地段气象资料选取接近的最高轨温值。

长度大于300m的隧道内，最高轨温应采用当地历史最高气温。

t――随铺轨进程现场测量的钢轨温度（C）。

因青藏线气温变化较快，此值应每小时测量一次。

L钢轨长度（m）o

C――钢轨接头阻力和道床纵向阻力限制钢轨自由胀缩的长度（mr）i.由于青藏线是大温差

地区铺轨，最高、最低轨温差一般都大于85C,又因铺轨长度为25m大于20m,且线路

坡度较大，平顺状态很难保证，所以C值取6。

对于长度大于300m的隧道，C值取4。

4、铺轨时先使用轨缝卡连接钢轨接头,待铺轨机过后,再补上接头夹板。

该种固定式轨缝卡形如n形，其作用是通过将两根钢轨临时连接后确保预留的轨缝值不发生变化。

根据不同的轨缝值轨缝卡分各种型号。

此轨缝卡为我公司独立研制的一种临时钢轨接头连接配件。

5、通过铺轨前对轨排钉联工艺及路基平整度的控制、铺轨中对轨缝的预留及铺轨方向的控制、铺轨后上碴整道的轨缝控制等三阶段控制,达到最终控制轨缝的目的,从而

控制了铺轨的质量。

6、高原机械化整道设备由高原型SPZ200配碴车、GD08-32捣固车、WD320稳定车组

成。

在机械化整道作业中先通过SPZ200配碴车进行道床配碴、整形作业，然后再通过

GD08-32捣固车进行起道、拨道及道床的捣固作业，最后用WD320稳定车完成对线路的稳

定作业。

五、工艺流程及施工要点

（一）机械铺轨工艺流程及施工要点

1、机械铺轨施工工艺流程见图1

图1机械铺轨施工工艺流程

2、施工要点

⑴轨排钉联

1轨排钉联采用DL25电动式轨排钉联机工厂化生产25m轨排。

轨排钉联时，必须严格按照

轨节铺设计划表编排要求进行配轨。

钢轨配对按规范要求，直线地段同一轨节宜选用长度偏差相

同的钢轨配对使用，其相差量不得大于3mm曲线外股用标准长度轨，内股采用厂制缩短轨调整。

曲线尾剩余的接头相错量，利用钢轨长度的偏差量在曲线内调整消除。

作业过程中应随时检查枕木方正、扣件扭矩、轨距、接头相错量等内容，确保轨排钉联质量。

扣件扭力及接头相错量是否达到要求直接影响后续施工中轨缝的控制和现场铺轨质量。

2青藏铁路冻土地段采用了大扭矩紧固弹条I型扣件。

它是以限位板代替了普通垫片，紧固

后要达到110N.M的扭力；以防松螺母替代了普通螺母，螺旋道钉比普通道钉高出5mm并在螺旋

道钉上涂了锌铬涂层，并且防螺母紧固后要达到450N.M的扭力，起到免维护少维修的作用；以高

强度橡胶垫板、挡板座代替了普通垫板、挡板座，最后在成品工段用富锌漆涂抹在防松螺母、限位板及螺旋道钉上，形成防腐蚀、防紫外线、抗老化的保护膜，起到耐久性的作用。

⑵现场铺轨

1铺轨前路基面预铺底碴或面碴应碾压并进行高程测量，最大程度保证碴面的平整度。

线路中桩按要求设置规范、齐全，并在距离线路中心线右侧1.25m处，洒一条宽度不超过30mm的白灰线，以保证铺轨的方向。

2铺轨时现场每1小时测量1次轨温。

钢轨温度在式Tmax—（ag+C）/0.0118L

c/0.0118L（ag—接头构造轨缝，采用18mm范围时为最佳铺轨时间，应安排在此条件下进行铺轨，如轨温超出此范围，应停止铺轨或采取特殊的措施。

3一切准备工作就绪后，铺轨机运行至工地，自力运行速度宜保持在10km/h以内，侧向通

过道岔河曲线时宜保持在5km/h以内，走行地段线路坡度不得大于12%。

，超过时应用机车顶送

至工地。

当铺轨机前轮距已铺轨道最前端1.5〜2.0m时，即可停住，安放止轮器后即可开始铺轨。

随后机车顶送轨排列车运行至工地。

4组立倒装龙门架应在坡度不大于10%的直线或曲线半径不小于1200m的线路上进行，倒

装龙门架左右支柱与线路中线间的距离应保持相等，允许偏差为土10mm两支柱的支承基面应保

持同一高程，允许偏差为土4mm两龙门架中心距离为14〜15m,倒装龙门架组立完成后，应进行

空载试运转检查。

5机车对位，利用倒装龙门架将第一组轨节换装到铺轨专用平板车上。

倒装前及倒装过程中，

应专人指挥并随时检查龙门架基础有无下沉，龙门架有无偏斜现象，并随时加以整修和加固。

然后顶送整列轨排车与铺轨机对位，对位时机车速度控制在0.5km/h以内。

对好位后在拖船轨孔眼

内穿好钢丝绳，开动卷扬机拖拉轨节进入铺轨机腹腔。

机车退回龙门架处倒装下一组轨排。

6用起吊滑车吊起轨节，沿悬臂架将轨节送到铺轨机前端，当轨节的后端离已铺轨节的前

端相错10cm左右时，停止前进，开始下降轨节。

轨节下降到离地面约1m高度时，轨节外侧4〜6人同时扶住轨节，并向后拉动约10cm左右（利于向前推送），待轨节将要落地时，立即向前推送

（为使轨节后端着地能正好与已铺的轨节相连接）。

轨节继续下降到离地面10〜20cm时，扶正接

头（可用撬棍稳住接头），对正线路中心线（夜间铺轨可参照线路上的白灰线），听从指挥信号，将轨节安全落地。

⑦利用公式a=0.0118（Tmax-t）L-C计算预留轨缝值，根据计算的预留轨缝值，先使用合适型号的轨缝卡连接钢轨接头，铺轨机前进一节轨排的位置，继续吊铺下一节轨节。

待铺轨机过后，再补上接头夹板及螺栓。

待接头夹板螺栓拧紧后，将轨节按白灰线拨正，达到线路直线顺直，曲线园顺，轨道中心线与线路中心线的误差不超过50mm。

要严格控制轨缝预留值。

铺轨时预留轨缝的大小，应满足锁定后的轨道在接头阻力和道床阻力控制下钢轨有足够的伸缩空间以放散部分温度力，即钢轨达到历史最高温度时，轨缝闭和而轨端不顶紧受力；当轨温降至最低时，轨缝小于构造轨缝。

⑶铺轨过后

1铺轨过车后三天内，每天按规定的力矩复拧一次接头螺栓，以保持接头螺栓的扭矩达标且相邻接头螺栓扭力基本相同。

2铺轨后及时上碴整道，以增加道床的纵横向阻力，阻止温度急剧变化造成轨缝不均匀。

并随时调整超标轨缝。

（二）机械化整道工艺流程及施工要点

1、工艺流程

由于青藏铁路是新轨铺设后的道床的整道工作，可分单元进行，以10km为一个单元工程，每

个单元工程可分为两个阶段，初步达标阶段和精细整作达标阶段。

1）初步达标阶段

（1）初步达标阶段采用分层铺设、分层捣固并加以动力稳定的综合作业法，其优点是：

1由于捣固机械的捣实效果是随道床深度的增加而降低，所以采用分层铺设捣固道碴可以

有效的保证捣实效果，而且分层厚度应根据捣固头插入道床的深度以每层50〜80mm为宜。

2通过每次的动力稳定作用，可使碎石道床的非均质性由不同的沉降表现出来，而所出现

的非均质性则可通过下一层道碴的铺设、捣固和动力稳定得到消除（参见图4）。

（2）初步达标阶段整道施工作业程序如下：

1第一层配碴，并进行第一次捣固及满荷载进行动力稳定密实。

2第二层配碴，进行第二次捣固，并满荷载进行动力稳定密实。

3配剩余起道量的道碴，以剩余起道量进行捣固，并进行动力稳定。

S2初倾工艺««图

ns初步达标工艺it册桑图

2）精细整作达标阶段

（1）由于线路此时已基本达到线路验收标准，起拨道量应控制在10〜30mm之间，这样，捣

固机械起、拨道抄平效果发挥到最佳，所以精细整道的起拨道量应控制在此范围之内。

（2）精细整作阶段工艺流程见图4，流程形象见图5。

设备精度精细标定

起拨道量精细测整道机组施工

轨道纵横向阻力

及道床刚度检测

禺4卿»道阶*工工艺it程图

作业方向

图5图

3）高原冬季机械化整道施工

（1）、先“高海拔”后“低海拔”进行整道施工。

由于高原冬季极度严寒、大雪不断，给整道施工带来了极大的困难，尤其高海拔积雪严重的地方造成线路板结无法进行机械化整道施工，鉴于高原特殊环境，根据我们的施工经验，在季节好时（5月至10月份）优先考虑高海拔线路的机械化整道施工。

（2）、线路板结地段的整道施工。

线路板结，即线路上的石碴与钢轨冻结为一体。

致使捣固车的捣固装置下插不到位，无法施工。

高原环境下天气变化频常，一日内天气几变，温度变化范围一般在-30C至20C之间，致使

线路板结情况极易发生。

根据历经冬夏高原整道施工经验，我们总结出3种解决办法：

1人工扫雪法。

在下完雪后立刻组织人工进行线路扫雪，以每千米为单元组织两名人员进行

排雪，每名人员高原环境下一天所需费用约60元，一个月按十五天计算，每千米每月排雪的成本

约8000元。

2机械松动法。

在线路板结地段先用稳定车满负荷稳定，然后用捣固车进行松动捣固，再进

行正常的捣固作业。

在高原环境下每千米机械整道的费用约15000元。

3预先防范法。

根据线路所处的高原上的位置，在线路易板结段预先铺设一层防雪布，在进

行机械化整道作业前，去掉防雪布即可。

每千米投入成本约20000元，使用期限约半年。

2、施工要点及施工技术要求

青藏铁路区间大（一般在40km左右），多动力同一区间施工，施工干扰较大，整道作业前，整道作业组必须编制详细的施工组织计划，定期召开各相关单位主管领导和总工程师专题会议，根据当时实际情况统一布置施工配合、行车组织及后勤保障等事宜。

首先要保证“天窗”时间，这是机械化整道机组施工的必要条件。

一定要和施工配合单位签订“机械化整道机组施工配合协议”和“机械化整道机组安全配合协议”，以确保整道作业顺利进行。

1）初步达标阶段对施工单位配合的要求

（1）道床道碴应补足、补均匀，以道碴堆高不埋扣件为宜。

桥梁涵洞上的底碴摊铺厚度至少

达到150mm以上。

（2）轨距、轨枕间距、轨枕方正符合《铁道轨道工程质量评定验收标准》，同时应补齐扣件、

轨头扭结器。

（3）进行线路起道量和拨道量测量，每5m—个测点，直线段时拨道测点可放宽到100m将

测得的每个测点的里程和对应的起道量，拨道量复核，检查确认无误后，提前一天交整道作业队，以便整道作业时校对和修改。

（4）起、拨道量和曲线要素的标注施工配合单位应提前一天将所测得的拨道量和调整后的起道量的数据第一次用红油漆、第二次用黄油漆、第三次用绿油漆顺机械化整道机组的方向，标注在每个测点的道心左侧轨枕面上。

在曲线的起点轨枕面上标出曲线要素（曲线半径R、缓和曲线长L、超高值C）并将曲线变更点用规定的字母标注，即在变更处标注ZH（直缓点）、HY（缓圆点）、YH（缓圆点）、HZ（缓直点）等。

（5）其它资料的交接在整道作业开始之前，施工配合单位必须将线路设计平、纵断面图及道床设计断面图等相关的资料提供给整道作业队。

2）精整阶段对施工单位配合的要求

（1）由于石碴车卸碴受条件限制不可能很均匀，配碴车又只能短距离运碴，因此，精细整作阶段必须进行人工匀碴以保证道碴均匀。

（2）由于配碴车在道床断面成型时，受电气化杆和其它道路标志的影响，有作业死点，必须人工配合整形。

3）初步达标阶段整道作业的技术要求

（1）整道作业开始以前，整道作业队须对线路进行全面的调查，收集有关的资料，制定详细的施工组织设计书，根据调查的结果向车队、班组下发施工作业指导书。

（2）办理区段要点封锁手续，并确认区段封锁命令后，将整道机组运行至施工地点。

（3）机组作业准备：

进入作业区段后，机组分解，各车进入自己的施工地点，放下工作装置，确认准备工作就绪。

（4）在机组作业区段两端各500m设防护，两车之间加强联系，相互靠近时确认位置。

（5）在整道作业过程中要注意以下几点：

1上碴整道基本作业严格按已选的综合整道作业参数进行。

为保证钢轨的稳定性，要求一次起道量不大于80mm拨道量不大于50mm起、拨道量超过最大时，应分多次作业。

2捣固作业结束前，应在作业终点划上标记，并以此开始按不大于2.0%。

的坡度递减顺坡，达

到安全行车的要求•一般情况下不在圆曲线上顺坡，严禁在缓和曲线上顺坡结束作业。

3在碎石道床的桥上,枕下道碴厚度不足150mm寸不能进行捣固作业。

4为保证捣固质量，一次起道量60〜80mm时，宜捣固两次、夹持时间0.6秒左右。

同时，捣

固车捣固频数每分钟不得超过20次。

插镐深度从枕下算起至镐尖一般不少于起道高度。

对桥头、

焊接接头等薄弱处应加强捣固。

5线路方向的整正可采用四点式近似法。

在直线地段，应采用激光准直系统进行拨道。

6线路综合作业车的使用和管理应参照《大型养路机械使用管理》的相关规定。

4、精细整作达标阶段整道作业的技术要求

1精细捣固作业前，应在选定的基准固股钢轨上进行测量。

每隔五根枕木立尺一次，并记下数据，通过运算，将起道量写在轨枕上。

这样，在捣固车作业时按照轨枕上所标明的数据进行起道。

2曲线超高的设置。

精整前、后曲线超高过度点的变化如图6所示。

精细捣固作业期间，曲

线超高过度点不能从0到超高值线性递增（或递减）超高过度的起始点要用15000m的竖曲线过度，然后，递增（或递减）。

六、机具设备

（一）机械铺轨主要施工机具配置见表1

表1机械铺轨主要施工机具

序号

设备名称

规格

型号

数量

动力机型式

功率

1

铺轨机

25m

PG30

1台

内燃

200Kw

2

倒装龙门架

65tX2

YD65

2台

内燃

42Kw

3

钉联机

25m

DL25

1套

电动

81Kw

4

龙门吊

10tx17m

MDH

7台

电动

30Kw

5

轨道车

222kw

GCS220G

1台

内燃

6

工程指挥车

5座

1辆

内燃

7

油罐汽车

8t

1辆

内燃

8

内燃机车

DF4

2台

内燃

序号

设备名称

规格

型号

数量

动力机型式

功率

9

平板车

N17

17辆

10

轨温计

SGW-11

4个

11

扭力扳手

50Nm

4把

12

轨缝尺

20-30mm

5把

13

方尺

3把

（一）大型机械化整道主要施工机见表2

表2大型机械化整道主要施工机具

序号

机械名称

规格型号

单位

数量

备注

1

配碴整形车

SPZ-200

高原型

2

捣固车

GD08-32

高原型

3

动力稳定车

DW320

高原型

4

:

宿营车

集装箱

1=1

辆

4

加保温层

5

餐车

集装箱

1=1

辆

1

加保温层

6

材料车

集装箱

1=1

辆

1

加保温层

7

修理发电车

集装箱

1=1

辆

1

加保温层

8

工程指挥车

辆

1

适用于咼原

9

中型面包车

辆

1

适用于咼原

10

客货车

辆

1

适用于咼原

11

油罐车

辆

1

适用于咼原

12

水车

辆

1

13

铳床

台

1

14

发电机

70KW

台

1

适用于咼原

15

电焊机

台

1

16

:

复轨器

台

4

14

对讲机

部

6

七、劳动力组织

（一）机械铺轨劳动力组织

1、轨排钉联分13个工段，共计98人。

2、机械铺轨劳动组织见表3

表3机械铺轨劳动组织

工序

主要工作内容

线路工

装吊工

机械工

普通工

测量工

合计

施工前检杳

1

1

1

3

龙门架倒装轨节

8

2

10

轨节拖拉

指挥

1

5

安装拖拉架及摘挂钩

2

引导滑靴进行

2

工序

主要工作内容

线路工

装吊工

机械工

普通工

测量工

合计

吊铺轨节

指挥

1

13

铺轨机走行、按钮司机

2

轨节挂钩

2

稳接头及上轨缝卡—

4

摘钩及拨道

4

补接头

换夹板及紧固接头扣件

4

2

6

线路维修

检查指挥

1

16

线路维修

15

其他:

机钳、电工、发电机司机「

3

3

每班共计

45

3

4

3

1

56

（二）大型机械化整道劳动力组织见表4

表4大型机械化整道劳动力组织

序号

工种

人数

工作内容

备注

1

正副项目经理

2

负责全面工作

两班工作制

2

正副总工程师

2

负责全面技术工作

3

正副车队长

2

负责现场生产组织、按上级命令实施整道

4

生产调度］

2

负责全面生产组织

5

住站联络员

2

与车站联络

6

质检工程师

2

质量检查

7

线路技术员

2

线路调查

8

材料员

2

材料、配件的采购及保管

9

捣固车操纵及运行司机—

14

10

配碴车操纵及运行司机

6

11

稳定车操纵及运行司机1

4

11

机车司机

2

12

汽车司机

4

13

内燃钳工

1

14

机械钳工

1

15

车辆钳工

1

16

电工

1

17

电、气焊工

1

18

炊事员

3

19

防护员

4

合计|

58

八、安全控制

1、机械铺轨安全控制

①钉联轨排时，吊枕、吊轨龙门架下严禁站人。

2熬浆、提浆人员必须按照规定穿戴好防护用品，避免烧伤、烫伤和有毒气体。

3铺轨机在每班使用前，必须进行检查和试吊，确认升降、走行和制动等系统均良好后方可正常铺轨。

4拖拉指挥人员要与调车人员和指挥人员和机车司机加强联系，明确速度、指挥信号及有关注意事项，紧密配合，确保拖拉安全进行。

5轨节至铺轨机上到位后，应采取防溜措施，防止铺轨机走行时轨节串动。

6挂钩人员选好吊点，挂好钩后应迅速离开轨节，再指挥起吊。

轨节在下落时，要注意卷扬机钢丝绳，防止跳槽。

7机前人员未全部离开前，禁止出轨节。

轨节悬空时，严禁下面站人或通过。

等轨节降落到距地面0.3m时，工作人员方准靠近作业。

8轨节接头未对好前，禁止进入轨节内作业。

轨节落地时要防止压脚。

低头上螺栓时，要随时注意指挥信号，铺轨机行车前要迅速撤离股道。

桥面铺轨两侧没有栏杆时，一定要注意防止坠落事故。

9铺轨后拨道，要注意安全，人与人之间应保持距离，防止撬棍碰撞伤人。

10严禁钻在铺轨机或车辆底下作业。

凡进行妨碍行车和危及安全的维修作业时，均应按规定设置防护。

2、大机