高原高寒地区连续长大下坡段铺架施工工法(铁路施工)

'高原高寒地区连续长大下坡段铺架施工工法中铁XX局集团第三工程有限公司1前言由中铁XX局集团负责施工的新建XX铁路XX至XX段铺架是目前海拔最高，气候环境最恶劣,线路最长的一段线路,位于西藏自治区境内，起于安多止于拉萨，线路正线长441.343km。线路通过地区平均海拔4500m，最高海拔为4705m，空气稀薄、气压低，年平均气压为580毫巴，含氧量仅为我国东部地区的40%～60%。沿线年平均气温-2.9℃～7.8℃，极端最低气温-41.29℃～-16.59℃,每年有140余天大于8级的大风，最大瞬间风速达32.3～40.0m/s。线路坡度大，最大坡度20‰，特殊的地理环境和恶劣的气候条件给施工单位提出了更多、更高、更严格的技术和管理要求，为确保安全、优质、高效地完成铺架任务，由具有多年铺架施工经验的专家、技术人员组成的科技攻关小组针对高原缺氧和低温大风对铺架设备性能、人员机体健康的影响以及42.5km长大下坡对行车组织、桥梁轨排倒装对位难度加大，防溜逸、防碰撞难以控制，设备保障压力大等展开了一系列的方案设计和反复研究，通过在xx铁路安多至拉萨段铺架施工的工程实践，经总结形成了本工法。此工法中的关键技术由湖北省科技厅于2007年1月28日在北京组织了专家技术鉴定，达到国际领先水平并获得铁道部科学技术进步二等奖。2工法特点针对高原缺氧和低温对铺架设备机械性能的影响，研发了高效铺架配套施工机具的使用方法并制定了安全技术措施，解决了高原高寒地区42.5km连续长大下坡地段安全铺架难题，为今后连续长大下坡段铺架提供了丰富的施工经验。3适用范围适用于海拔4500m以上、气温-40℃以上的高原高寒条件下的机械铺轨架梁施工。适用于在20‰及以下连续长大下坡段轨道铺架。4工艺原理针对xx铁路高寒缺氧、常发大风等恶劣气候条件对机械设备性能和人员的影响，针对xx铁路42.5km连续长大下坡段轨道铺架施工比普通地段铺架施工安全控制难度增加，通过应用改造后的高原型JQ140G型架桥机架梁和应用改造后的轨排生产流水作业线生产轨排，利用自制的快速接头夹板辅助夹轨，利用添加的辅助制动设备防止铺轨机、架桥机在长大坡道地段发生滑移和溜车事故，确保高原高寒地区42.5km连续长大下坡道铺架施工的安全。 5施工工艺5.1铺轨作业工艺流程铺轨作业流程见图5.1：图5.1：铺轨作业流程图二号车空车驶入倒转龙门机车推送运输轨排列车驶进倒装龙门二号车载倒转龙门移位倒装龙门起吊轨排机车牵引空平车驶出倒转龙门落轨排至二号车二号车载轨排到主机主机拖拉轨排上主机,送导轨到二号车二号车空车驶回倒转龙门主机铺轨5.2操作要点5.2.1立龙门吊铺轨、架梁合用龙门吊。根据铺架现场实际情况，选取适宜的直线地段立设龙门吊；不具备直线段立设龙门吊条件，需在曲线上立龙门吊时，先须对立龙门吊位置前后100m的线路进行拨道，尽量拨成直线，并对该段线路进行捣固，桥梁架设完毕进行线路恢复。龙门吊立设处的地基必须坚实，在坡道上立龙门吊时须用石碴找平，下坡方向的底碴应比后端高8cm，下坡前端龙门吊基础应比后端多一层枕木，并至少垫放两层枕木。龙门吊立好后先进行空载试车，检查龙门吊净空是否符合要求。龙门吊的左右高低一致，水平高差应小于15mm，龙门吊中心与线路中心重合，误差小于10mm。倒装轨排龙门吊间距为：13.8m，倒装桥梁的两台龙门吊中心距离见下表：梁片跨度（m）32m24m两龙门吊间距24m18m5.2.2换装轨排第一次起吊轨排时，当整组轨排起升100mm后，停留10分钟检查轨排是否有下滑现象及龙门吊基础是否有下沉情况，无异常后重起轨排。 在大坡道上起吊轨排，两台龙门吊须同时起吊，将轨排起离平车100mm后，上坡方向龙门吊停起,下坡方向龙门吊单独起吊,待将轨排起至水平状态后，两台龙门吊再同时起吊到换装高度。5.2.32#车倒运轨排安排两名专职人员负责安装止轮器及其他安全检查。在龙门吊换装完轨排后，以每小时1km速度缓慢驶进龙门吊，同时2#车指挥用红绿旗指挥2#车，在驶进龙门吊对好位准备吊装轨排前，两名专职人员对2#车安设4个止轮器。装完轨排后，撤卸止轮器，2#车以5km/h的速度向1#车运行，在离1#车100m时一度停车减速，离1#车50m时停车。在1#车指挥发出1#、2#车对接命令后，2#车以1km/h的速度进行对接。在离1#车10m时，2#车一度停车，两名专职人员手持止轮器跟随2#车，直到与铺轨机1#车对接。5.2.4铺轨机1#车对位在1#车对位前，在钢轨前端安装固定式止轮器。当1#车离最前排轨的轨端25m时应减速以1km/h的速度走行，同时两名专职人员在铺轨机前方安放跟进式止轮器并随机器前行，在对位后及时安设止轮器。5.2.5拖拉轨排在使用机械拖拉轨排前，观察轨排是否有自溜现象，如自溜速度较大，先进行反向拖拉；如轨排未出现自溜现象，再使用钢丝绳以平稳速度向1#车拖拉轨排。在拖拉过程中，应严格控制轨排拖拉速度，以防止轨排溜滑，并适当在滚轮上安放制动板。5.2.6铺轨1#车在出轨排时，应限制轨排出行速度。当接近到位2-3m时，进行反向控制，缓慢前行，防止轨排溜滑冲撞脱钩。5.2.7铺轨快速接头的工艺改进与应用按照传统的铺轨工艺，DPK32铺轨机的平均铺轨速度为1.5km／日，显然这种速度难以满足xx线铺轨的需要。经过对传统工艺的研究，发现传统工艺中接头夹板连接一项占用的时间比例较大，为缩短接头时间，研发的快速接头如下图5.2.7-1。 图5.2.7-1快速接头利用该接头临时替代正式的夹板接头，等铺轨过后再置换成夹板接头。实践证明这样可以最大限度地发挥了铺轨机作业的效率使铺轨速度成倍增长。快速接头可根据轨缝控制的不同分为轨缝控制为4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm等七种形式，这样不仅可以大大提高铺轨速度，而且可以有效控制铺轨中轨缝数值，避免瞎缝和大轨缝，提高铺轨质量。5.3架梁施工工艺流程架梁施工工艺流程见图5.3-15.3.1架梁工艺要点5.3.1.1架桥机上场前的准备工作①架桥机上场前在起吊司机和走行司机室必须安装有氧气设备和取暖设备，确保司机精力充沛、头脑清晰。②架桥机上场前，机组人员要仔细检查设备各部状态，确保状态良好。尤其是走行制动系统，对风缸、制动缸、闸瓦、大闸、小闸及手闸要作仔细检查，检查完毕后要作制动和保压试验，一切良好后方可使用。图5.3-1架梁施工工艺流程施工准备线路加固1#车对位、立0#柱喂捆第一片梁出落、横移第一片梁出落、横移第二片梁喂捆第二片梁收0#柱、退架桥机铺桥面轨架梁结束拨道压道接短轨2#车装运第一片梁2#车返回2#车装运第二片梁2#车返回2#车装运桥面轨电焊1电焊2 ③架桥机出发前机组人员必须到齐，严禁缺员作业。④架桥机上场时值班干部、机长、走行司机、指挥人员必须对前方线路情况熟悉掌握，并跟随架桥机上场。⑤架桥机上场前必须对软基、高填方、高挡墙、半挖半填及桥头路段进行压道。压道不得少于三个往返，速度不得大于3km/h。5.3.1.2龙门吊立放①龙门吊立放位置应满足倒装作业需要，宜选择距桥头200-500m距离。②龙门吊立放要尽量选择在直线或曲线半径在1000m以上的地段，线路坡度宜小于8‰，以确保桥梁对位的准确和倒装桥梁时甩梁的顺利进行。③对于小半径曲线地段采用拨道和起道的办法整出一段线路，以适合龙门吊立放。④龙门吊立放时左右立柱应与线路中心线间距离相等，允许偏差±10mm，两立柱支承基面应保持同一高程，允许偏差±4mm。⑤龙门吊立放完成后，应进行空载试运转检查，并让二号车及机车试运行通过。5.3.1.3二号车倒运桥梁①二号车倒运桥梁前要对制动系统和液压系统进行检查，确保状态良好。②二号车走行要确保风压不得低于0.6MPa，下坡道载梁走行速度不得大于8km/h。③装梁时，梁前端悬出长度应符合《架规》要求。④梁体落在二号车上重心宜在车体中心线上，允许偏差±20mm。⑤当二号车接近一号车10米距离时，要先行停车，然后按指挥人员给定的7m、3m、1m信号，以0.5km/h速度缓慢对位。走行司机要向指挥人员给出鸣笛回应，以确定看清信号。⑥二号车载梁走行，32m梁要确保两侧各有四根支撑，24m及以下梁每侧不得少于三根支撑，且过梁扁担和运梁台车上必须有支撑，所有支撑必须安装牢靠。运梁过程中，指挥人员须注意支撑是否松动，如有松动须及时停车，予以重新安装牢靠。⑦过梁时，过梁扁担两侧油缸要同时升降，两侧高差不得大于3cm，确保过梁扁担的平衡。⑧梁一端进入一号车后，过梁扁担下落前要确保梁中间支撑已拆除。⑨二号车空车行走时，要确保运梁台车已牢固固定，以防止运梁台车溜车。5.3.1.4一号车架梁①一号车自行时，风压不得低于0.6MPa，走行时速度不得大于8km/h，大臂应位于收回状态。② 一号车对位时，应按指挥人员给定的7m、3m、1m信号，以0.5km/h速度缓慢对位。走行司机要向指挥人员给出鸣笛回应，以确定看清信号。③一号车桥头对位时指挥人员、值班领导应密切注意桥头路基变化情况，当路基下沉变化较大时，一号车应及时退回，待整道后再重新对位。当整道难以改变下沉时，应在桥头一定范围内线路上穿插枕木予以加强，然后再对位。④对位时应设专人安放止轮器和操纵紧急制动阀。⑤一号车对好位后，要及时支好架桥机前后液压支腿，并保持制动缸风压。当在风口地带架梁时，还应安装好架桥机的抗风支腿。⑥伸缩大臂前，要检查摩擦滚筒制动是否良好，钢丝绳是否过松，大臂是否位于中心位置，各种定位销是否松开。确定无误后，在指挥人员指挥下才能进行伸缩大臂操作。大臂伸缩到位后，要及时插好中心销。5.3.1.5伸缩大臂①伸缩大臂时，大臂宜处于水平状态。②0#柱立放必须垂直，且应保持大臂水平。大臂水平坡度不应大于3‰。③零号柱立好后应及时紧好法兰盘螺栓，并将二号柱油缸处于松弛状态。5.3.1.6喂梁①喂梁前，要仔细检查拖梁滚筒制动是否良好，钢丝绳是否过松，及拖梁台车走行轮滚动是否良好，确保无误后，方可喂梁。②喂梁时，当梁前端落在1#车拖梁台车上时，应及时在台车上打好梁支撑，然后开始拖梁。③拖梁出梁过程中，要随时注意梁走行的速度。当梁走行速度过快时，要及时停止拖梁滚轮，使梁走行速度减缓或停止，然后再重新启动。④1#车出梁时，应随时观察梁走行速度，当速度过快时，应先行停止，然后再重新启动。⑤出梁过程中，不允许横移梁，只有当梁落至离桥墩50cm左右时，方可进行横移梁。⑥梁落好后，只有在焊好3对以上桥梁连接板时才能进行桥面轨铺设。5.3.1.7辅助制动设备辅助制动设备主要使用带把跟进式止轮器和螺杆固定式止轮器：①带把跟进式止轮器，图5.3.1.7-1。在普通止轮器后端接一手把，架桥机、铺轨机走行时，随机监护人员手推止轮器跟进走行（使用中监护人员用一根细小绳子联接止轮器于机后牵引跟进），停机时监护人员能迅速将止轮器推入轮下，及时制动。特别是架桥机架梁走行对位和铺轨机铺轨对位时能使其不产生向下坡方向的溜动，保证走行、对位时铺轨机、架桥机的安全。图5.3.1.7-1跟进式铁鞋 ②螺杆固定式止轮器，图5.3.1.7-2。普通止轮器两边带耳板，耳板下端有螺孔，螺孔中心至止轮器底面的距离大于钢轨的高度，螺杆穿过螺孔后刚好与钢轨底面接触。当架桥机对好位后架梁，2号车对好位后换装桥梁或轨节时，或架桥机、铺轨机、2号车因故需要在坡道上任一位置作较长时间停留时，使用该止轮器，螺杆穿过轨底板后拧紧螺母固定，保证设备的自动制动缓解后仍不会溜车。图5.3.1.7-2固定式铁鞋5.4铺架物资运输的保障技术5.4.1.路料运输装载加固5.4.1.1桥梁装载加固①装载前对车辆认真挑选，承重车使用N17型，组装转向架时按规定配对，并认真检查转向架圆销是否存在、是否完好，转向架是否放在规定的位置上，加固是否牢固。②装载后检查支架是否牢固，梁体重心是否落在车体纵向中心线上，并涂打移动标记，转向架上摆与侧撑不得压死，要有移动间隙。③侧架支撑上垫木加固时不超过三块木板，木板必须压死。④加固侧架支撑，支撑用8#铁丝绑在转向架上摆上，顶端两头与桥梁接触处打红线。5.4.1.2轨排装载加固采用以下办法进行加固：每组6排，上4排两端固定为整体，并每端用钢丝绳十字斜拉固定在车体两侧。少量25m钢轨可考虑用枕木支垫跨装运输，车辆两侧插立柱。5.4.2运输行车安全保证措施根据xx线线路坡道大的实际情况，为确保轨料运输的安全，为前方铺架正常施工，使机车司机能够正确操纵机车，确保长大下坡道的行车安全，制定长大下坡道的制动机操纵方法及有关注意事项。5.4.2.1司机在出乘时必须了解列车编组、线路状况等有关情况，并记入司机手帐和司机报单。机车挂车后，必须进行制动机的全部试验，向列检人员了解车辆关门车数量及位置，在运行中施行制动时，考虑这个因素来确定制动时机和减压量。5.4.2.2列检人员要加强交路列车的技检工作，避免因车辆制动失效而影响行车安全，及时向司机、车长提供列车的制动状况及车辆中关门车的数量及位置。货运员要及时向司机、车长提供列车编组情况及牵引吨数等。5.4.2.3 运行中，司机要掌握列车速度，严格按调度部门下达的限制速度行车。严禁使用逆电操纵进行制动。5.4.2.4列车进入长大下坡道和高坡地段下坡前，在特定的制动试验站，除制动机的全部试验外，还应按规定做好制动缸的保压试验。实行最大有效减压量后，自阀手柄在最大减压位持续5min，制动管漏泄每分钟不超过20KPa，列车制动缸鞲鞴行程应符合表5.4.2.4-1之规定，并无自然缓解现象。5.4.2.5长大下坡道的制动机操纵①进入长大下坡道前的准备列车进入下坡道前，于特定的制动机试验站时，必须认真试验和检查机车、车辆制动系统的状态此同时和机能，保证作用良好。试验时，除做列车制动机全部试验外，并按规定方法做好持续一定时间的机车、车辆制动缸的保压试验，达到保压作用良好，同时检查机车闸瓦厚度和制动缸鞲鞴行程。不符合要求时，应进行更换和调整，并应对电阻制动的作用进行试验，发现电阻制动不良时，应及时进行处理。表5.4.2.4-1车辆制动缸鞲鞴行程规定名称单式闸瓦复式闸瓦GK型103型允许限度（mm）155±25190±15空车110±25重车135±25空车110±25重车135±25②制动机的基本操纵方法下坡道制动机操纵方法，可以采用下三种：短波浪式制动法、长波浪制动法、一把闸制动法。③空气制动与电阻制动配合使用在特定高坡及长大下坡道运行时，装有电阻制动的机车，在电阻制动作用良好的条件下，应以电阻制动调节列车运行速度。若制动力不足，可用自阀辅助调节运行速度。但列车进入长大下坡道前，必须先试验制动机的作用，以备电阻制动临时发生故障而转为使用空气制动机。使用空气制动机辅助调速时，应随时注意缓解机车制动，以防机车因制动力过高，而造成车轮滑行（当机车制动缸压力超过150kPa时，电阻制动自动解除），进站停车速度低于20km/h时，必须使用空气制动机的自阀制动停车。④长大下坡道和高坡地段制动时的注意事项:a经常注意各风表压力的显示及空气压缩机运转是否正常。b每次制动后，累计减压量超过最大减压量时，必须待停车后，用单阀制动，再缓解列车，以防充风不足，造成超速和停不住车的严重后果。禁止在施行最大有效减压量后，使用非常制动。 c缓解列车时，应将自阀手柄推至过充位缓解（防止过量），加速充风后，回运转位，不得使用保持位进行充风，在列车缓解时，为了不使速度上升过快和留有充分的充风时间，应使用电阻制动和空气制动相配合，以保证安全。d使用电空混合制动调速时，必须先进行电阻制动，后进行空气制动，缓解时，先缓解空气制动，然后再逐步缓解电阻制动。f列车在长大下坡道运行，要施行周期制动，制动管和副风缸的充风是一个重要问题，因为只有向制动管充风，列车就缓解，在坡道负阻力的作用下，列车就加速。因此必须在列车速度到达限速前，将副风缸满风，才能使每次制动有效。否则，每次施行制动时，副风缸都充不满风，最后将导致副风缸内风压过低而制动失效，发生重大行车事故。g机车操纵中为确认列车制动机的作用，遇有下列情况之一时，必须进行制动机的简略试验：I更换机车或变换乘务组或变更司机室操纵时；Ⅱ无列检作业的车站，始发列车发车前；Ⅲ制动管有任何分离时；Ⅳ列车发车前，司机、车长或检车员认为有必要时；Ⅴ列车停留超过20min时；Ⅵ列车摘挂补机或第一机车自动制动机损坏时，交由第二机车操纵。5.4.2.6长大下坡道区段每运行40—50km，列车应停车凉闸20min。在区间或站内短时间停车时，不准关闭空气压缩机。5.4.2.7有雨雪霜雾天气时，轨面湿滑，对制动效果影响较大，发车前司机应注意检查撒砂装置机能，试验撒砂管出砂情况。机车起车和途中运行时，司机要严格控制速度，随时注意线路状态及机车设备有无异状，停车时应适当撒砂，并使车钩处于压缩状态，为再启动做好准备。6机具设备铺架作业所需主要机械设备详见表6-1。表6-1机具设备序号设备名称规格型号单位数量序号设备名称规格型号单位数量1铺轨机DP32台16配碴整型车SPZ200台12架桥机JQ140G台17动力稳定车WD320台13内燃机车东风4型台248指挥车-辆14起拨道捣固车08-32台19宿营车-辆45平板车N15辆1210救护车-辆17劳力组织根据xx铁路的特殊的地理环境和气候条件,铺架作业人员安排原则上按四班三倒工作制,每天每班工作8小时,每工班架梁人员见表7-1。表7-1铺架作业每个工班劳动力安排序工作岗位人数序工作岗位人序工作岗位 号号数号人数1指挥26领车111电工22捆千斤87护送梁112技术人员43看大臂28倒装梁1013安检人员24桥台作业109操作司机414医护人员25梁上工作110电焊工515救护车司机28质量控制8.1.质量标准铺轨作业严格按照《轨道施工规范》（TB2109-2004）执行，架设T梁时严格按照《铁路架桥机架梁规程》要求架设，保证每孔各片T梁的横隔板预留孔在同一轴线上。架设后的外观检查执行《铁路桥涵工程质量检验评定标准》，要求外观检验梁端面平齐，梁缝对整齐，两侧挡碴桥外缘平直圆顺。支座与梁间、支座与墩台垫石间必须密贴，支座落位调整后的底板十字线与墩台十字线间的纵、横向错动量和同端支座中心线横向距离的允许偏差符合《xx铁路高原冻土区桥梁工程质量检验评定及验收标准（试行）》相关内容的规定。T型梁横向连接采用连接板临时焊接时，必须采用低温条件工艺，横隔板钢筋混凝土的施工，必须符合冬期混凝土施工的有关规定，混凝土的强度要求必须符合设计要求，拆模强度不得小于设计要求强度的80%。8.2质量措施8.2.1制定切实可行的施工作业工艺指导书,严格按程序施工。铺轨架梁施工前，准确获取线下施工单位与铺架有关的施工资料，进行有效的检查和复测，并将复测结果报监理监理单位。发现问题及时通知线下单位整改。8.2.2设置专职质检工程师，全过程进行跟踪检查。8.2.3严格按铺轨机、架桥机的使用说明和操作规程进行长大下坡地段铺架施工，确保质量。8.2.4做好各工序各环节的技术交底和质量控制工作。9安全措施9.1施工人员必须持证上岗，配戴安全帽。9.2铺架作业前必须对参与施工的人员进行安全知识教育和技术交底，并由具有丰富铺架经验的专业人员统一指挥。9.3铺轨机、架桥机在长大下坡地段安装止轮器，以防机械设备滑落。9.4每天上班前，集合全体人员召开生产安排技术交底和安全注意事项会。9.5长大下坡地段桥梁架设首先必须保证各项施工安全，配齐安全标识，在立龙门吊前，先选好立龙门吊的位置（这个位置碴要多），平整立设龙门吊地段，保持龙门吊水平；桥头必须进行加固，在架桥机停放地段对窜枕木，加大受力面积。9.6二号车装梁：梁的前端用升降横梁支承，后端用拖梁小车支承，升降横梁用专用垫块垫实和水平。9.7二号车喂梁前必须在二号车对好位后及时安装好前后止轮器，确保向一号车喂梁时二号车稳固不动。9.8一号车对位前及时安装止轮器，止轮器每侧不得少于4个，其中固定式止轮器每侧至少一个。9.9立0# 柱：预先加工制作40cm增高节，安装增高节，并垫设适当高度短枕木，确保大臂水平。9.10拖梁出梁：在梁走行到位前3m处，先行停止，然后再缓慢拖拉。9.11架桥机禁止在12‰以上坡道熄火停放。遇特殊情况需要停放时，须对架桥机安装6对以上止轮器并锁紧手制动，同时安排专人24小时看守。9.12横向风大于6级时，禁止架梁。9.13雷雨闪电冰雹气候禁止架梁。9.14气温低于-30°C时禁止架梁。10环保措施10.1规划施工场地,设置明显标志。10.2制定环境保护目标。10.3建立健全专职的环境保护机构。10.4完善环境保护体系。10.5无条件执行环境保护方案。10.6施工及生活垃圾、分类堆放，集中收集，不得随意乱丢乱放。11效益分析11.1连续长大下坡地段施工技术在西藏铁路第33标段得到了大力推广和运用,此次成功为今后同类铺架施工积累了丰富的经验。11.2通过优化施工方案，减少了施工成本，节省了工期，为全线全线顺利贯通奠定了良好的基础，产生了显著的经济效益和社会效益。11.3锻炼了队伍，培养了拔尖技术人才12工程实例本工法于20xx年7月14日至20xx年8月18日首次应用于xx铁路DK1904+550～DK1947+000区间42.5km连续长大下坡地段的铺架工程施工过程中。在通过精心组织、合理安排下，施工中全体参战职工充分发扬“挑战极限、用创一流”的xx铁路精神，克服种种困难，均衡生产、稳步推进，于8月18日17点顺利到达xxx大峡谷堆龙曲4号大桥xx端。标志着xx段施工最为艰难、安全难度最大的42.45km连续长大下坡道铺架施工圆满完成，为xx铁路早日建成做出了重要贡献，受到了铁道部领导和专家们的高度评价。'