楊旭東

（中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司 工務(wù)部，工程師 上海市 20071）

1 前言

軌枕是鐵路軌道結(jié)構(gòu)的重要部件之一，主要負(fù)責(zé)支撐鋼軌，它將鋼軌對其作用的各向壓力傳遞至道床上，并保持鋼軌正常的幾何位置，特別是軌距和方向。由此可見，軌枕技術(shù)狀態(tài)的好壞直接影響著線路質(zhì)量，線路上一旦出現(xiàn)失效軌枕應(yīng)及時予以更換。中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司（以下簡稱“集團(tuán)公司”）管轄內(nèi)的淮南線、京九線等線路既有軌枕均為Ⅱ型混凝土枕，根據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》第3.3.1條規(guī)定，既有Ⅱ型混凝土枕應(yīng)逐步更換為Ⅲ型混凝土枕［1］。本文對近年來集團(tuán)公司管轄內(nèi)成段更換軌枕工程的設(shè)計與施工進(jìn)行分析，以期為類似工程的設(shè)計與施工提供參考。

2 設(shè)計前期勘測

設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)集團(tuán)公司工務(wù)處下達(dá)的年度大修計劃對成段更換軌枕工程進(jìn)行前期勘測，主要工作有以下幾項：

1）拉鏈。根據(jù)計劃在現(xiàn)場找到比較可靠的丈量依據(jù)，如公里牌、道岔頭尾、橋梁中心等作為起點，每25 m 為一鏈，連續(xù)丈量線路里程，并將里程編號用白油漆標(biāo)注于軌腰處。

2）卡鏈。以拉鏈的里程編號為依據(jù)，準(zhǔn)確丈量并記錄沿線的工務(wù)（橋涵、曲線、道岔、道口等）、電務(wù)（電容枕）、車輛（5T設(shè)備）、供電（電磁枕）等設(shè)備的里程。

3）勘測重點。根據(jù)計劃及現(xiàn)場實際情況，確定實際更換軌枕的起終點位置，認(rèn)真勘查軌枕類型、鋼軌類型、道口鋪面類型及寬度、道岔類型、橋上護(hù)軌類型、長大橋的橋臺位置及橋跨布置、橋上擋碴板狀態(tài)等，同時還應(yīng)測量有碴橋的軌下枕底石碴厚度，尤其是明橋面兩端的有碴橋地段，因為《鐵路線路修理規(guī)則》第3.2.1 條規(guī)定，有碴橋的軌下枕底碴厚應(yīng)≥25 cm［1］。

4）附加測量。當(dāng)有碴橋的軌下枕底石碴厚度＜25 cm時，應(yīng)對全橋范圍及橋臺兩端往橋外方向200 m地段進(jìn)行線路縱斷面測量。若是電氣化線路，還應(yīng)查看并記錄軌面紅線數(shù)據(jù)、是否具備調(diào)高接觸網(wǎng)的條件等。

3 成段更換軌枕設(shè)計

3.1 常用軌枕簡介集團(tuán)公司管轄內(nèi)的線路成段更換軌枕時，主要采用Ⅲa型混凝土枕、新Ⅲ型混凝土橋枕、AⅢ型混凝土枕（即薄型橋枕）三種軌枕類型，其具體適用范圍及相關(guān)技術(shù)條件如下：

1）Ⅲa型混凝土枕，長度2.6 m，軌下截面高度為230 mm，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軌枕間距600 mm，用于無護(hù)軌的小橋、涵洞及一般路基地段。

2）新Ⅲ型混凝土橋枕，長度2.6 m，軌下截面高度210 mm，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軌枕間距600 mm，用于有護(hù)軌且軌下枕底碴厚≥25 cm 的有碴橋。該類型軌枕包含護(hù)軌平直段用枕及護(hù)軌彎折段用枕兩種，其中護(hù)軌彎折段用枕4根（橋1、橋2、橋3、橋4）。

3）AⅢ型混凝土枕，長度為2.6 m，軌下截面高度160 mm，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軌枕間距600 mm，用于有護(hù)軌且軌下枕底碴厚≥25 cm 的有碴橋及應(yīng)鋪設(shè)單側(cè)護(hù)軌的路基地段。該類型軌枕包含護(hù)軌平直段用枕及護(hù)軌彎折段用枕兩種，其中護(hù)軌彎折段用枕5根（橋1、橋2、橋3、橋4、橋5）。

4）使用新Ⅲ型混凝土橋枕、AⅢ型混凝土枕時，護(hù)軌及其扣件技術(shù)要求見表1。

表1 新Ⅲ型混凝土橋枕、AⅢ型混凝土枕護(hù)軌及其扣件技術(shù)要求

3.2 成段更換軌枕設(shè)計

3.2.1 設(shè)計原則 根據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定，有碴橋的軌下枕底碴厚應(yīng)≥25 cm。另外，無護(hù)軌的有碴橋采用Ⅲa 型混凝土枕；有護(hù)軌的有碴橋一般根據(jù)枕底碴厚、控制點情況合理選擇新Ⅲ型混凝土橋枕、AⅢ型混凝土枕，特殊情況特殊設(shè)計。涵洞及路基地段采用Ⅲa型混凝土枕。

3.2.2 成段更換軌枕設(shè)計

1）確定軌枕配置數(shù)。Ⅲ型混凝土枕用于無縫線路地段的配置數(shù)為1 667 根/km，軌枕間距600 mm；Ⅲ型混凝土枕用于普通線路地段的配置數(shù)為1 680根/km，軌枕間距根據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》附錄二的公式進(jìn)行計算，當(dāng)鋼軌為標(biāo)準(zhǔn)長度時也可從《鐵路線路修理規(guī)則》中表3.3.6-2 內(nèi)選取。例如，宣杭線下行K 215+610.2～K 218+452 更換軌枕前為普通線路，但同年度K 215+610.2～K 217+178.42有鋪設(shè)無縫線路計劃，因此兼顧鋪設(shè)無縫線路后軌枕配置數(shù)的要求，將K215+610.2～K217+178.42 地段的配置數(shù)設(shè)計為1 667 根/m，其余地段的配置數(shù)設(shè)計為1 680根/km。

2）確定有碴橋地段使用軌枕類型。根據(jù)外業(yè)勘測時測量的軌下枕底石碴厚度及相關(guān)設(shè)備情況確定有碴橋地段鋪設(shè)的軌枕類型，詳見表2。

表2 有碴橋地段使用軌枕類型的技術(shù)條件

3）橋上護(hù)軌設(shè)計。

（1）確定護(hù)軌類型。《鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》第3.1.13 條規(guī)定，既有線有碴橋上的護(hù)軌位于Ⅲ型混凝土軌枕時，應(yīng)采用比基本軌低一級的鋼軌［2］。集團(tuán)公司管轄內(nèi)正線采用的鋼軌多為P 60鋼軌，結(jié)合表1中新Ⅲ型混凝土橋枕、AⅢ型混凝土枕護(hù)軌的技術(shù)要求，當(dāng)有碴橋采用新Ⅲ型橋枕時，采用P 50護(hù)軌（一般現(xiàn)場利用原護(hù)軌）；當(dāng)采用AⅢ型枕時，采用P 60護(hù)軌（采用再用軌）。

（2）確定護(hù)軌起止位置。護(hù)軌平直段應(yīng)伸出橋臺擋碴墻外不小于6 m，梭頭尖端應(yīng)超出橋臺尾部不小于2 m，既有橋上護(hù)軌一般都滿足上述要求，因此設(shè)計將原護(hù)軌的平直段起終點作為換枕后新的平直段起終點，且平直段起終點應(yīng)位于兩相鄰橋枕中間位置；在平直段起終點位置往橋兩端布置彎折段、廠制梭頭，新Ⅲ型混凝土橋枕時兩者總長為2.1 m、AⅢ型混凝土枕時兩者總長2.7 m。

（3）確定護(hù)軌頂面與基本軌頂面的高差。當(dāng)采用新Ⅲ型橋枕時，護(hù)軌頂面與基本軌頂面的高差值應(yīng)在-25 mm 到+5 mm 范圍內(nèi)；當(dāng)采用AⅢ型枕時，上述高差值應(yīng)在-20 mm到+5 mm范圍內(nèi)。

（5）確定護(hù)軌扣件類型。新Ⅲ型混凝土橋枕應(yīng)采用專用護(hù)軌扣件。AⅢ型混凝土枕除彎折段1、2號枕中部采用專用扣板外，其余地段采用彈條Ⅱ型扣件?；旌狭簶虻拿鳂蛎孀o(hù)軌與基本軌頭部間距為350～500 mm時，護(hù)軌下使用鐵墊板，鉤頭道釘在靠基本軌一側(cè)釘兩個、另一側(cè)釘一個；當(dāng)凈距為220～350 mm時，護(hù)軌下不使用鐵墊板。

當(dāng)有碴橋上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)器時，其護(hù)軌類型、護(hù)軌與基本軌頭部凈距、護(hù)軌扣件等均按伸縮調(diào)節(jié)器的特殊設(shè)計及鋪設(shè)要求設(shè)置。

4）確定電務(wù)相關(guān)問題。因目前沒有與AⅢ型枕配套的電容枕，所以鋪設(shè)AⅢ型枕的有碴橋部位的電容位置仍鋪設(shè)AⅢ型枕，且電容采取外掛方式；其余地段的電容位置鋪設(shè)Ⅲa型或新ⅢQ型電容枕，并將電容安裝在電容枕內(nèi)。若護(hù)軌在自動閉塞區(qū)間、軌道電路范圍內(nèi)，應(yīng)安裝絕緣裝置。

5）其他附加設(shè)計。若有碴橋上軌下枕底碴厚不滿足表2 中的相關(guān)要求，在更換軌枕設(shè)計時還需同步進(jìn)行縱斷面設(shè)計。例如，京九線下行678#、679#、680#橋的既有軌下枕底碴厚小于25 cm，換枕設(shè)計時同步對K 867+500--K 869+000（上述橋梁區(qū)段）進(jìn)行縱斷面設(shè)計，設(shè)計將該地段抬道至滿足軌下枕底碴厚≥25 cm的要求。另外，當(dāng)設(shè)計件名內(nèi)有平面線形不良、橋上線梁偏心等問題時，還需同步進(jìn)行平面線形設(shè)計。

3.2.3 設(shè)計注意事項 按照上述設(shè)計方法進(jìn)行成段更換軌枕設(shè)計時，還應(yīng)注意以下兩點：

1）因現(xiàn)場設(shè)備的特殊性，計劃范圍內(nèi)的以下地段不做更換軌枕設(shè)計，具體有：電磁枕為特制軌枕，既有電磁枕原位保留；車輛偏載設(shè)備（TPDS）的軌枕、道岔的岔枕為專用軌枕，整體道口無軌枕、明橋面為木橋枕，設(shè)計時跳開上述地段。

2）考慮軌道彈性的平穩(wěn)過渡要求，以下地段不宜鋪設(shè)混凝土枕，具體有：鋪設(shè)木岔枕的普通道岔兩端各5根軌枕、鋪設(shè)木岔枕的提速道岔兩端各50根軌枕、無碴橋的橋臺擋碴墻范圍內(nèi)及其兩端各不少于15根軌枕（有護(hù)軌時應(yīng)延至梭頭外不少于5根軌枕）。

4 成段更換軌枕施工

既有線更換軌枕常見施工方法有人工更換、小型挖掘機更換軌排施工、大型機械更換三種。人工更換是一種傳統(tǒng)施工方法，一般在抽換失效軌枕時采用，該方法的缺點是效率極低。小型挖掘機更換軌排施工，通過人力和機械的合力協(xié)作，較大提高了換枕效率及換枕質(zhì)量。大型機械施工采用P 95 大修列車更換軌枕（以下簡稱“大列換枕施工”），該方法是集團(tuán)公司管轄內(nèi)成段更換軌枕的主要施工方法，其具有開挖速度快、質(zhì)量高、人員勞動強度小、安全性高等優(yōu)點，能極大程度地減少人力、提高換枕效率及換枕質(zhì)量。因此以下主要以大列換枕施工為例，對成段更換軌枕的施工流程、要點及注意事項進(jìn)行重點介紹。

4.1 大列換枕施工作業(yè)流程大列換枕施工作業(yè)全部在封鎖點內(nèi)進(jìn)行，其一般流程為：大列換枕前準(zhǔn)備（切入切出龍門口準(zhǔn)備、扣件拆除、橋上護(hù)軌拆除等）→大列切入作業(yè)→大列換枕作業(yè)→大列切出作業(yè)→線路恢復(fù)作業(yè)（擰緊扣件、安裝護(hù)軌、鋼軌焊復(fù)等）。

4.2 特殊地段大列換枕施工要點

4.2.1 埋設(shè)電纜地段施工 電務(wù)、供電、通信電纜設(shè)施常埋設(shè)在道床內(nèi)部，若防護(hù)不當(dāng)，大列的拱砟犁、道床配砟車容易損壞電纜設(shè)備，從而影響線路信號的正常使用。為防止大列換枕施工損壞電纜設(shè)備，施工單位應(yīng)與設(shè)備管理單位在施工前進(jìn)行施工交底，標(biāo)明過軌電纜的走向與埋深。另外，在施工過程中，設(shè)備管理單位還應(yīng)在現(xiàn)場配合做好設(shè)備的監(jiān)護(hù)工作，確保電纜設(shè)備安全。

4.2.2 長大橋梁地段施工 在施工前期，施工單位應(yīng)核實長大橋梁地段軌下枕底石碴厚度，并對碴厚不滿足要求地段進(jìn)行預(yù)卸石碴，提前拆除護(hù)軌、彎折護(hù)軌螺桿。在大列換枕施工當(dāng)天，將擋碴板旁的石碴進(jìn)行預(yù)扒裝袋，防止大列拱碴犁排碴而擠翻、破壞擋碴板；深挖施梁縫位置處的道碴，挖至梁縫上的鋼蓋板，重點標(biāo)記道床厚度不足、鋼蓋板翹起地段，并提醒大列操作手提犁避讓上述地段，防止大列在行進(jìn)中刮碰梁縫鋼蓋板［3］。另外，還應(yīng)合理確定每日切出、切入龍口位置，確保焊復(fù)后焊接接頭處于1/4～1/2 橋跨處，不在橋臺、橋墩上，并距橋臺邊墻不小于2 m。

4.2.3 大超高曲線地段施工 大修列車作業(yè)允許的曲線最大超高為120 mm，但在多條超高＞100 mm的曲線換枕施工過程中，常出現(xiàn)因大列走行履帶偏離軌道的軌線而引起的切出龍口懸空輪對對位困難的問題，大大降低了大列換枕效率。因此當(dāng)作業(yè)地段曲線超高100 mm＜h≤l20 mm 時，可采用墊高下股以減少曲線超高的方法（即抽取切出龍口前后100 m范圍內(nèi)上股的大膠墊墊入下股）施工；當(dāng)曲線超高h(yuǎn)＞120 mm 時，可采用大機調(diào)整超高的方法進(jìn)行施工。如，蕭甬線上行K 2+764.5～K 3+888.58間曲線超高140 mm，在征得集團(tuán)公司主管部門同意后，先安排大機將該曲線的超高調(diào)整為120 mm，同步調(diào)整接觸網(wǎng)，然后進(jìn)行大列換枕施工，最終安全完成了換枕任務(wù)。

4.3 施工注意事項大列換枕施工方法極大地提高了施工效率及質(zhì)量，但受工作限界、焊接接頭及膠接絕緣接頭的技術(shù)要求控制，少數(shù)地段不宜使用大列進(jìn)行換枕施工，具體地段及原因見表3。

表3 不宜使用大列換枕施工地段及原因

5 結(jié)語及建議

綜上所述，有碴橋地段是更換軌枕設(shè)計與施工的重點、難點，因此要求設(shè)計前期勘測、施工前期調(diào)查務(wù)必仔細(xì)、詳盡。為更好地改善線路設(shè)備，對成段更換軌枕設(shè)計與施工提出以下建議：

1）使用大列換枕施工時，每500 m 左右需要設(shè)置一處龍門，而每處龍門焊復(fù)時產(chǎn)生4個焊接接頭，因此某段線路在成段更換軌枕的當(dāng)年有鋼軌大修計劃時，建議先進(jìn)行換枕作業(yè)。

2）所有有碴橋上更換軌枕后軌下枕底碴厚應(yīng)≥25 cm。同一座橋宜采用同類型的混凝土橋枕，在條件允許的情況下，建議優(yōu)先采用新Ⅲ型混凝土橋枕；受明橋、接觸網(wǎng)導(dǎo)高等控制影響時，可采用AⅢ型混凝土枕。

3）長大橋上板結(jié)地段出現(xiàn)更換軌枕后軌面抬高的情況，建議對該橋進(jìn)行縱斷面設(shè)計，并按設(shè)計圖紙進(jìn)行搗固，進(jìn)而優(yōu)化線路縱斷面。

4）考慮大列換枕施工難度、線路設(shè)備剛度均勻等因素，換枕設(shè)計的起終點不宜設(shè)在曲線內(nèi)。當(dāng)線路改建出現(xiàn)撥接曲線時，建議設(shè)備管理單位督促建設(shè)單位將撥接地段的整條曲線范圍的軌枕同步更換為同類型軌枕。

5）由于大列換枕施工的大部分時間消耗在每日的龍口切入、切出階段，從提高大列換枕效率的角度出發(fā)，建議長度小于100m的道岔區(qū)軌枕與道岔大修同步更換，并使用小型挖掘機換鋪軌排的方法進(jìn)行。