嵇民 马海建 韩兵

提 要：利用大型养路机械对边远支线隧道进行道床机械换砟施工，改善隧道内的线路状态。本文以辛泰线隧道机械全抛施工为例，重点介绍隧道机械作业中的组织安排、施工特点及安全控制措施等要素，通过探索与实践积累有效经验，为今后大型养路机械隧道施工打下坚实基础。

关键词：辛泰线；隧道施工；大型机械作业；有效措施；施工组织

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.119

1 工程概况

辛泰线隧道至七十年代建成通车以来，全线17座隧道内线路均没有经过清筛，线路道床严重板结，石灰岩道砟风化严重，69型淘汰型轨枕严重失效，行车安全系数下降。为彻底辛泰线隧道内线路结构，提升隧道内线路品质，集团公司安排利用辛泰线集中修的方式对隧道内失效轨枕进行彻底整治。根据施工工期安排及隧道实际情况，研究确定施工原则由易到难，由短到长，故选定本次施工隧道为西坡隧道、黑旺隧道、西桐古隧道、望子山隧道、新村隧道、太河隧道、北牟隧道、镇后隧道、城子隧道计9座隧道。

2 既有设备情况

2.1 线路

2.1.1 平面

本次隧道地段直线隧道1个，曲线隧道2个，部分曲线隧道6个，最小曲线半径500米，其中半径1500米的曲线1个，半径800米曲线2个，半径600米曲線4个，半径500米曲线1个。

2.1.2 纵断面

本段线路最大坡度6.6‰。

2.1.3 线路允许速度

K16+341-K41+233间60km/h，K41+233-K46+200间70km/h，K46+200-K55+301间60km/h，K64+987-K91+487间70km/h。

2.2 路基

本段线路路基半宽3.1m～3.8m。

2.3 道床

本段线路全部为单层碎石道床，道床厚度在40cm左右，道床顶宽3.1m～3.4m，边坡1：1.75。隧道范围内道床严重脏污，临近隧道位置K道床翻浆冒泥。

2.4 轨枕及扣件

本段线路隧道范围内既有铺设XⅡ型钢筋混凝土轨枕、Ⅱ型钢筋混凝土轨枕或69型钢筋混凝土轨枕，配置为1840根/km或1760根/km，Ⅱ型弹条扣件。

2.5 钢轨及连接零件

本段线路隧道内均铺设50kg/mU71Mn钢轨无缝线路，其余地段铺设60kg/mU71Mn、60kg/mU75V钢轨无缝线路。

2.6 隧道

西坡隧道 645米，部分曲线（半径为1500m）；黑旺隧道564米，部分曲线（半径为600m）；西桐古隧道329米， 部分曲线（半径为500m）；望子山隧道244米， 部分曲线（半径为800m）；新村隧道358米， 部分曲线（半径为800m）；太河隧道545米， 直线范围内；北牟隧道506米，全部曲线（半径为600m）；镇后隧道547米，全部曲线（半径为600m）；城子隧道305米，部分曲线（半径为600m）。

2.7 电务设备

本段线路为半自动闭塞系统。

3 施工组织

3.1 劳力组织

施工主体：济南工务机械段清筛一车间。

主体车间设指挥所1个、工队4个，共计路工260人，劳务工200人左右，主要负责机械全抛配合作业、线路配合、线路整修。

（1）指挥所：担任该工程的全面管理工作，确保生产组织过程合理，现场安全管理科学，施工质量控制严格，后勤工作有序开展，施工团队团结互助。

（2）清筛工队：负责全抛线路配合、慢行地段施工防护、阶梯提速阶段线路保养等。

（3）整修工队：负责扣件配合、综合整修、整修地段线路巡养、轨道车运输等工作。

（4）机械工队：负责捣固车、配砟车施工作业及日常检修工作。

（5）综合工队：负责施工汽车车辆安排、调度、小型机具检修、材料管理、工电配合、食堂管理和等工作。

3.2 施工安排

施工任务及顺序：望子山隧道（244米）-新村隧道（358米）-太河隧道（545）-北牟隧道（506米）-西坡隧道（645米）-黑旺隧道（564米）-镇后隧道（547米）-城子隧道（305米）-西桐古隧道（329米）合计全抛4043米。

（1）施工方向：单个隧道全抛由北向南。

（2）施工工期：2017年7月25日-8月18日（天窗240分钟）。

（3）施工车间：济南工务机械段清筛一车间。

（4）施工驻地：黑旺站（宿营车、K车1列及清筛机组）。

（5）封锁及限速办法：道床全抛作业每日封锁240分钟，施工车辆从车站分组进入作业地点，施工完毕开通后首列35km/h，第二列及4小时内45km/h，后限60km/h至次日封锁前（允许速度60km/h地段开通4小时后恢复常速），慢行长度5000米，根据施工情况，需设两处慢行。

3.3 机械配置

3.3.1 机械配置

重型轨道车1辆、普通轨道车4辆、路用平车1辆、清筛机1台（备用1台）、物料运输车4台、捣固车3台、配砟车2台、稳定车1台、K车12辆。

3.3.2 施工作业车编组方案

（1）全抛机组：轨道车-洒水车-4辆物料车-排风车1套-清筛机-排风车1套-轨道车-5至8辆K车-轨道车-捣固车-配砟车-捣固车。

（2）补砟机组：轨道车-4辆K车-轨道车。

（3）捣固整修：配砟车-捣固车-稳定车。

4 隧道道床全抛施工方案

4.1 施工方法

采用大型清筛机进行道床抛砟作业后；清筛机抛砟同时后面牵引k车8辆卸砟，2台捣固车、1台配砟整形车恢复线路。

4.2 主要机械设备配置及编组

每日清筛机后编组4-8辆K车，前一天于施工驻地站进行编组，封锁前运行至就近车站，封锁后进入封锁区间作业。

4.3 线路测量

线路平纵断面测控桩并进行外业测量、内业整理及现场标定工作。按设计所标定的里程测量，并用油漆在相应轨顶外侧标记测点位置，在轨腰外侧标记测点里程。使用水准仪对既有线路纵断面及测控桩进行一次全面测量。

4.4 施工计划、劳动力组织、材料机具准备工作

根据施工计划，正确编制提报施工及车辆运行计划，及时向配合单位送达施工配合通知单。检查并备全施工所需各种材料，提前运输到位。检查并配齐施工所需工机具，并做好检修保养工作，确保性能良好。

4.5 作业程序

提前5日提报施工计划→提前扒石砟及石砟装袋（采用50cm的硬质尼龙袋，石砟装袋扎口后预留3—5cm以防石砟外漏）→配砟车扒皮→机械抛砟→支垫石砟袋→K车卸砟→人工回填道砟→捣固车、配砟车、稳定车起、拨、捣、整形、稳定作业→人工综合整理。

（1）提前在砟肩处可再利用的清砟，将其装入编制袋，每侧每一根轨枕装一袋石砟放在路肩上，其余清洁石砟装筐堆放路肩存放。

（2）封锁后，及时清理掉边坡存在的污土和对机械运行不利的障碍物，运用配砟车的侧犁将未清筛地段砟肩处可利用的石砟清理到离钢轨外侧1.3米外，从而减轻清筛机的工作量。

（3）机械抛砟及支垫石砟袋。①封锁后开挖导槽坑，横向5m，纵向1m，深度为枕下300mm（道床不足300mm时，挖至路基面），开挖后需用枕木头支垫。②清筛机作业起、终点顺坡范围，净砟装袋堆放线路两侧备用，并不得侵入邻线限界。③当接收到施工封锁的命令后，施工车辆进入封锁区间指定地点解体，清筛机下架接链，K车人员作好卸车准备，其他车辆均按照指定地点进入作业准备状态。④连接枕下导槽和挖掘链，完成作业工况转换。⑤清筛机试运转后开始抛床作业，作业时不作振动筛分，将枕下泥砟全部挖出并抛弃。⑥清筛机作业过程中人工用石砟袋随即支垫轨枕，一枕垫一，两侧对称支垫，将轨枕垫起约150mm。顺坡起终点，3至5块板垫袋数量由3袋递减，两侧对称支垫，顺坡率应当控制在10‰以内。⑦人工在清筛机两侧同步清除上升、下降导槽下方残留小土垅。⑧抛床操作中，清筛机主操作手需要时刻关注污土输送带驱动压力。为确保操作效率，应当安排工作人员对主污土带与旋转输送带连接处的污土进行疏导，密切监视输送状态，并及时通知主操作手控制作业速度。如若出现堵塞现象，需要停止挖掘操作，安排人员进行清理。

收放车时基坑支垫要求：收放车时基坑处必须用石砟袋进行支垫牢固密实，RM-80清筛机支垫2根枕，650清筛机支垫1根枕。

预留至少70分钟清筛机停机收车和线路起整恢复时间，清筛机抛床纯作业时间根据封锁时间而定（封锁时间减110分钟左右），作业前运行和准备时间约25分钟。

（4）K车卸砟。①开底门卸砟前必须确认风压不少于300kPa，且卸砟时需由地面指挥，确认道心卸足道砟而不过量确保安全。原始线路坡度超过5‰上坡时应适当减少风动卸砟车附挂数量。②清筛机收车后立即以作业速度牵引风动卸砟车前行，完成龙口及人工作业地段补砟，并继续前行，然后等待其它大机联挂。

（5）人工回填道砟。k车卸砟后，先测量线路水平，如水平不良，先用齿条压机进行起道，人工打镐，保证捣固车可通过，并立即组织人员将路肩堆放的清洁石砟回填至道床内，可利用的石砟全部回填，为捣固车捣固作业做好准备。

（6）线路起整作业。线路起整作业内容主要对当日换砟地段起整恢复、细整找平作业。2台捣固车完成当日清筛机清筛地段的起、拨道、捣固作业，必须确保线路水平、高低、方向良好，标高达到设计要求，达到线路达速条件。

4.6 换砟作业的主要工作重点

（1）人工支垫石砟袋。清筛机挖掘出导槽后，组织人员将预先准备的石砟袋对应垫在轨枕正下方，一枕垫一，垫袋一定要稳固，避免倒塌，石砟装载量要尽量一致。

（2）人工卸砟。清筛机开始作业后，当k车进入清筛地段，k车作业人员听从地面指挥人员命令进行卸砟。要设专人观看底门卸砟量，底门卸砟严禁超量，以不接触车轴为宜。

（3）在清筛机、k车过后，先测量线路几何尺寸，确保线路的水平、高低不超限，人员进行石砟串实，同时清理两股钢轨轨面、两侧的石砟及道心石砟的均匀，为捣固工作的进行做好准备。

5 施工重点及难点

5.1 隧道粉尘污染、能见度低问题

隧道内全抛清筛时容易产生大量的灰尘，同时聚集在隧道内不易排出，造成隧道能见度低。

5.2 隧道通风、防毒问题

隧道内的主要污染为废气污染和粉尘污染，因隧道内施工车辆多，产生的一氧化碳、二氧化碳排放量大，同时全抛作业扬尘多，导致氧气含量低、粉尘污染严重。即使增加排风装置及预洒水，但效果如何、作业人员人身安全是否等到保证，还需进一步评估。

5.3 隧道半径600米的线路施工安全问题

一是隧道内半径600米及以下的曲线地段较多（9座隧道在半径600米及以下地段有5座，最小半径500米），全抛施工全路首次（半径600米及以下的非隧道曲线地段我局也未实施过全抛作业），没有经验可以借鉴。二是小半径曲线作业安全控制难度大，没有绝对把握。隧道内即使布置照明，因施工时粉尘量大，容易造成视线不良及线路难以在天窗点内恢复，导致线路水平、高低、方向等极易超限；再者全抛作业后曲线有下滑的安全隐患，容易造成施工机械脱线。

6 隧道防尘防毒措施

针对隧道内空气不流畅、氧气含量低、施工粉尘多、大机尾气易中毒等情况，大胆探索、勇于实践，创造了“隧道作业安全七法”：

（1）洒水除尘法，施工前利用轨道车牵引装满水的油罐车2辆在隧道内洒水除尘。

（2）水洗石砟法，施工前一日对K车进行洒水、铺盖毛毡保持水分，以减少K车隧道内卸砟时粉尘量。

（3）佩戴面具法，根据人员作业分工有针对性配置了全面罩呼吸器、防尘半面罩、防塵口罩、防烟尘护目镜等防护面具。

（4）安装净化装置法，对参与隧道作业的施工机械安装了排放系统净化装置。

（5）配备通风装置法，隧道施工期间为增加隧道通风强度，临时增加了4套隧道施工通风装置。

（6）实时检测预警法，配置4台检测警报仪，对一氧化碳浓度进行实时检测、超标预警。

（7）熄火等候法，根据作业流程节点，安排非作业车辆在隧道外等候，隧道内车辆非作业时段均熄火等候，以减少尾气排放。

7 结束语

通过本次大型养路机械进行辛泰线隧道全抛施工组织的探索与实践，有效的解决了边远支线隧道范围内的线路道床脏污状态，改善了隧道地段线路纵断面、平面，延长了线路设备的使用寿命。同时，为今后隧道范围内大型养路机械施工提供了宝贵经验。