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铁路铺轨的施工方式及工艺介绍

（中铁四局集团公司，安徽，合肥，230023）
【摘要】随着我国铁路建设的快速发展，铁路轨道形式日益多样，铁路铺轨技术突飞猛进。本文对当前铁路铺轨各种方式及各项施工工艺进行了全面总结和分析介绍，为今后不同铁路轨道的铺设选择科学合理的施工方式及工艺提供了借鉴。
【关键词】铁路；铺轨；施工；工艺
引言
从国内第一条铁路建设至今，我国铁路建设已有一百五十余年历史。尤其近年来，国内铁路技术突飞猛进，高速铁路也已顺利开通运营。针对不同轨道形式及工况，铁路轨道的铺设类型方式呈现多元性，总结分析梳理当前各种铁路铺轨方式的各项施工工艺，为今后轨道铺设选择科学合理的施工方式及工艺提供借鉴十分必要。
概况
铺轨作业是指路基整修好以后，将钢轨、轨枕、道岔等轨料，采取一定方式，按照施工技术标准铺设在线路规定位置上的施工过程。铺轨方式有人工和机械两种，人工铺轨是先将轨料运至铺轨现场，再由人力进行铺设。机械铺轨是先将在轨排基地钉联好的轨排运到铺轨前方，再用铺轨机将轨排铺设在路基上，并予以逐节连接。机械铺轨作业也包括长钢轨的铺设，既将厂制的250～500m的长钢轨铺设到已经整修好的线路上，再进行现场焊接和锁定，构成无缝线路。
线路铺轨后，即可通行工程列车。
1、人工铺轨
1.1人工铺轨的特点
人工铺轨是传统的铺轨方法，其主要优点是：设备简单，操作灵活，准备周期短，受线下工程，尤其是重点长大桥梁，隧道工期限制小，可以间断地提前投入铺轨作业。其主要缺点是：工人劳动强度大，不安全因素多，质量不易控制，进度慢，工期长，费用高。由于以上缺点，使得人工铺轨在正线上已逐渐被淘汰。在有条件的情况下尽量采用机械铺轨。但由于其简单灵活的优点，也使得人工铺轨有着顽强的生命力，即使在长大干线上，甚至长钢轨的铺设中，都是机械铺轨不可或缺的有益补充。
1.2人工铺轨的适用范围
人工铺轨多适用于零星铺轨作业及既有线改造工程，具体说来有以下几个方面：
⑴铺架基地内的股道的铺设。铺架基地与既有线接轨点的联络线及基地内所有股道的铺轨作业，由于机械铺轨条件不具备，一般采用人工铺设。
⑵部分站线的铺设。站线铺轨作业不占用铺轨工天，一般可利用架梁间隙用机械铺轨，但在正线工期较紧，区间较大，桥涵较少的情况下，为加快铺轨进度，尽快开通前方站，使前方站尽量靠近铺架前方工地，往往可将站线采用人工铺轨。
⑶受控地段可采用人工铺轨。所谓受控地段是指由于受到线下长大桥隧施工工期的影响，若等待机械铺轨，会延误工期，这时采用人工铺轨作业方法，一般这些地段较短。
1.3施工程序与工艺流程
人工铺轨施工程序为：预铺底砟→卸轨料→轨枕锚固→上枕、上轨→方枕→紧扣件→检查验收，具体工艺如下：
⑴预铺道砟
利用汽车运输，一次铺足底砟并压实，预铺部分面砟，然后人工或机械平砟。
⑵卸轨料
将钢轨、轨枕及扣配件运至工地后，利用人工或吊车卸至路基上。用线拉出轨枕边线，将卸在路基上的轨枕人工抬摆到位，要求轨枕间距基本符合要求。
⑶钢筋混凝土轨枕硫磺锚固
需锚固的轨枕在轨排基地锚好后卸到现场或直接在工地进行锚固，现场锚枕宜采用正锚，同时在锚固孔顶面和螺旋道钉圆台及其以下四周均匀涂上绝缘防锈涂料及道钉螺纹杆涂上机油。
⑷上枕、散扣件
按照大概的枕木间距散开，随即在轨枕承轨槽面两侧散布扣件，清除承轨槽上杂物。
⑸上轨
上轨前应检查钢轨型号、长度、曲线缩短轨等是否符合要求，符合要求后，将路基两侧的钢轨抬到轨枕槽上，按照当时的轨温正确预留轨缝。
⑹预上扣件
各种零件应安装齐全、位置正确，并戴上螺帽手拧3丝以上。
⑺方枕
轨道中线与设计中线误差不大于20mm。画轨枕间距，并在钢轨内侧用白油漆画点，细方。
⑻紧扣件
按扣配件型号按装扣件，并用电动扳手紧固扣件，使扭距达到100N.m~120N.m。
2、机械铺轨
2.1机械铺设普通轨排
1.2.1概述
本方法适用于采用“换铺法”进行长钢轨铺设作业或新建普通铁路的轨排铺设作业，机械采用悬臂式铺轨机。
铺轨机一般由车体、转向架、柴油发电机组、机臂、立柱、吊轨小车、扁担、起升与运行机构、轨排拖拉机构及司机室等组成。
1.2.2工艺流程
施工单位在轨排铺设时所采用的机械，应根据本单位现有的设备能力及工程的工期要求合理选型。
轨排采用平板车运输，路基地段每组最多装6排、桥排每组装2排（根据铺设情况可装3排）。轨排在轨排场吊装于平板车并加固好后，用机车牵引至前方站，前方站至铺轨工地由机车推进，送至换装龙门架下，换装龙门架将轨排换至2#车上，由2#车送至1#车铺设。其工序为倒装轨排→铺轨机对位→吊、落轨排→吊铺下一节轨排。
⑴倒装轨排
轨排通常采用普通平车运输轨排，铺设前倒装。轨排倒装目前常用的方法是，将轨排装在普通平板车上直送到铺轨前方，在主机后面不远的地方组立倒装龙门架，将轨排组由普通平车倒装到装有滚轮的二号车上，由二号车载运轨排组自行到主机后部，将轨排供给主机。倒装龙门架作业时由两台联合起吊倒装。
龙门架组立好后，用机车由后方将装有轨排组的平车推入龙门架下，使轨排吊点位置对准吊钩。放下吊钩，吊起轨排组，轨排平车拉出龙门架，同时，二号车从铺轨前方退回驶入吊有轨排的龙门架下，放下轨排组，使之放于二号车上，摘除吊钩。二号车驶出龙门架，完成一组轨排的倒装。
⑵将轨排组拖拉进主机
二号车载运轨排组自行到主机后部，然后用铺轨机上的卷扬设备，将整组轨排(Ⅱ型混凝土枕6层、Ⅲ型混凝土枕5层)拖拉至铺轨机腹内。
⑶铺轨机对位
铺轨机自行(或顶推拖拉)到已铺轨排前端的第三根轨枕时制动，停下对位。铺轨机无论是自行还是机车推送，速度以<5km／h为宜，在最后5～6m时速度应控制在3km／h，车前应有专人放风，掌握刹车。
⑷吊运轨排
开动可以从铺轨机后端走行至吊臂最前端的吊轨小车，使吊轨小车及铁扁担(若有的话)退至轨排的吊点位置，落下吊钩，挂好轨排，然后吊高距下面轨排0.05～0.2m再开动小车到机臂最前方。轨排吊送至机臂前端时，作业人员应将轨排平稳送出。当轨排后端超出已铺轨排前端10mm左右时，即可开始下落轨排。
⑸轨排对位、落铺轨排
吊轨小车前进到预定位置后停止，操纵轨排平稳下落，轨排降落到离地面一米时，两侧人员应同时扶住轨排降落。曲线地段，由于铺轨时吊臂前端有偏移量，两侧人员应同时注意，将轨排向曲线内侧推拉，对正中线。当轨排降落至离砟面约30—40cm时，两侧人员应稳住轨排，对正中线，这时应使轨排前端暂停降落,后端继续下落，并与已铺轨排的前端对位上鱼尾板，对位是控制铺轨速度的关键，一般占铺—节轨排总时间的一半左右，所以对位时一定认真操作，避免延误。
为了提高铺轨的速度，轨排接头可以先上两个夹板螺栓，以缩短车前作业时间，提高铺轨速度。对位同时，按预留轨缝值的要求，根据铺轨时的轨温情况，插入相应的轨缝片。后端对位上鱼尾板后即可通过摆头设施使轨排前端对正线路中线，必要时辅以人工，用撬棍或拨道器左右拨正，以使轨排保证所需形状，与地面中线对正。然后快速下落全部轨排。
⑹吊轨小车回位
该组轨排落位后，迅速摘除挂钩，收铁扁担，升到铺轨机内其他轨排之上，并将小车退回机腹预定位置，准备再次起吊。
⑺联接接头及吊铺第二排轨
铺轨机再次前进，驶入新铺轨排上，再次对位，继续铺设第二排轨，并重复以上工序。等一组轨排全部铺设完，立即拖人下一组轨排。再按上述工序铺设。当一列车轨排铺设完了，立即用机车将空车拉回前方站，并及时发基地，准备轨排运输工作。同时，将停在前方站的另一列轨排车送到铺轨前方继续作业。
⑻补上夹板螺栓
为了提高铺轨的速度，铺设轨排时仅上两个夹板螺栓，或使用了轨排接头联结器。铺轨列车通过后，应进行钢轨接头联接工作，补足螺栓。
⑼粗拨线路，保证铺轨作业的进行
在铺轨作业过程中，要把新铺轨排的前端用道砟适当垫高，以防止被铺轨机前轮压低，造成后续轨排铺设时接头联接困难。在作业过程中，还应随时注意掌握观察路基状况，特别是在路基松软或不良地质地段，应事先做好加固工作，一旦发现有沉降或裂缝，应立即采取措施，铺轨列车应迅速后退，以保证安全。
随着辅轨机的前进，应组织一班人力粗拨线路，使曲线目视圆顺，直线正直，以免后续车辆掉道，影响进度。
铺完一个区间后及时按照有关协议向线下单位移交，以便各负其责，协调作战，加速铺轨。
2.2长钢轨的铺设
长钢轨的铺设因道床的不同而分为有砟道床长钢轨铺设和无砟道床长钢轨铺，有砟道床长钢轨铺设又分为单枕铺设法和换铺法。
2.2.1单枕铺设法
2.2.1.1概述
单枕法”施工即用枕轨运输车组将在焊轨场内焊成的500m长钢轨和轨枕运至铺轨现场，在铺轨现场利用CPG500型长轨铺轨机组先将长钢轨拖卸在预铺的底层道床上，再将轨枕按设计间距逐根铺设在底层道床上，然后将长钢轨收入承轨槽并安装扣件形成轨道的一种施工方法。
CPG500型长轨条铺轨机组共由五部分组成：履带式钢轨拖拉机、作业车、辅助动力车、车载龙门吊以及一列（37辆）枕轨运输车组。作业车主要完成布枕、拖拉长钢轨、收拢长钢轨（将长钢轨从轨枕外收到承轨槽内）、布放橡胶垫板等作业；辅助动力车主要完成长钢轨分轨和推送、安装部分扣件的工作；轨枕运输车组为CPG500型长轨条铺轨机组提供轨枕和长钢轨。此外，CPG500型长轨条铺轨机组还专门配备2台车载龙门吊，运送轨枕，这两台车载龙门吊我们称之为1号车载龙门吊（离CPG500较近）和2号车载龙门吊（离CPG500较远）。
目前，采用单枕铺设法时，由于一次铺设长轨250～500m，必须形成连续的轨道铺设面才能进行，因此，当线路需要同时进行T梁等架设时，因没有连续的轨道铺设面，难以开展单枕铺设法。
2.2.1.2工艺流程：
工艺流程图见图1
⑴预铺底砟
底层道砟摊铺压实；线路中心留宽600mm，深50mm的道砟槽，根据线路中心桩挂中心线。
⑵准备工作
①铺架基地装长钢轨及钢筋砼枕。
②履带式钢轨拖拉机提前进入铺轨现场；铺轨机组由机车推送到线路待铺处，在距已铺轨的轨端约0.5m处停车，连接好机组的液压管路，启动发动机，液压系统建压。
③支起作业车前端液压支腿，自力放下作业车前端的履带式牵引装置，收起作业车前端液压支腿，使作业车前端支撑于履带式牵引装置上。
④将作业车前端转向架固定于作业车车体上，松开机组转动过程中固定好的车载龙门吊、分轨收轨装置、布枕匀枕装置等作业机构，使铺轨机组达到铺轨作业状态。
⑤对各机件进行认真的检查，以确认各机件工作状态良好，并作好检查记录。
⑥枕轨运输车组由机车推送进入铺轨现场，将枕轨运输车组与铺轨机组动力车连挂并摘开机车，安装铺轨机组与枕轨运输车组之间的轨桥。
⑶长轨拖卸
①卸开枕轨运输车组上的长钢轨锁紧装置（每次只允许松开所要拖拉的一对长钢轨），松开钢轨间隔铁并取掉所要拖拉的长钢轨前的挡。
②长钢轨由动力车上的卷扬机从枕轨运输车组上拖出，并通过动力车上的分轨装置向车体两侧分出，进入钢轨推送装置。
③钢轨推送装置驱动钢轨，通过导向滚轮组将钢轨推送到作业车的履带式牵引装置前端。
④履带式钢轨拖拉机对位后，将钢轨固定在拖拉架的钢轨夹持器上，拖拉机向前拖拉钢轨。钢轨拖拉过程中，在长钢轨底下的道砟上每10m左右放置一滚筒。
⑤当长钢轨拖拉至剩下约10m时，拖拉机应放慢拖拉速度（≤15m/min），当长钢轨尾端拖出长钢轨对位器前最后一个导向框架之后，拖拉机速度再次减慢。此时通过无线对讲与拖拉机司机联络对位，直到长钢轨尾端与已铺设钢轨轨端基本对齐。
⑥通过以上操作，将长钢轨预铺于道床上，轨距约为3米。
⑷布枕收枕
①车载龙门吊将枕轨运输车组上的轨枕转运到作业车的传送链上，由传送链传送轨枕给布枕机构。
②操控作业车上分收轨装置的液压油缸，变换导向滚轮装置的空间位置，使其由分轨状态主转换为收轨状态；通过各个分收轨装置，逐步将钢轨收入承轨槽；操控长钢轨对位器，夹持长钢轨将待铺钢轨轨端与已铺钢轨轨端对位，并用专用无孔夹板将两根钢轨连接在一起。
③人工控制布设第一、第二根轨枕，并调整轨枕间距。然后转换控制模式，铺轨机组的轨枕布放系统转为自动控制模式，开始均匀地布放轨枕并收轨。铺轨机组的布枕及匀枕装置在自动控制模式下作业时，计程装置也同时开始工作，向布枕、匀枕机构发出脉冲信号，匀枕机构自动调整轨枕间距。作业车上的液压平砟机构下降至道砟面，实现平砟功能。随着铺轨机组前行，预铺于道砟上的长钢轨通过钢轨导向滚轮组（收轨状态）和长钢轨就位器等，准确放置于承轨槽内，实现铺轨机组的边走边铺。
④长钢轨入槽前在作业车下匀枕装置后部进行橡胶垫板的放置；长钢轨就位后，在动力车下可以进行轨道扣件等的初始安装工作，上紧扣件（初装量约10%）。检查线路，铺一列轨。
⑤一对500m长钢轨铺设完毕铺轨机组进入下一个铺设循环。
⑸工地转移
①铺轨机组转场发运前仍需按操作规程要求进行班后例行检查，作好保养工作，并作好记录。
②铺轨机组后退使履带式牵引装置退至轨端前约0.5m处，作业车前端的液压支腿将作业车前端支起，操纵液压控制系统，将履带式牵引装置翻起，并固定于作业车的前端。
③收起作业车前端的液压支腿，使作业车前端转向架恢复落座到轨道上，并解开转向架的固定装置，然后液压系统卸载。
④将两台车载龙门吊分别固定于作业车和动力车上。
⑤整理各种机具、垫木、配件集装框等，拆除动力车与枕轨运输车组的连接轨桥，并固定好各机件，铺轨机组达到挂运状态。
⑥对铺轨进行发运前的安全检查，作好检查记录，并签字确认，以保证机组符合挂运要求，由机车牵引转场。
2.2.2换铺法
2.2.2.1概述
换铺法”铺设无缝线路轨道，即先用25m周转轨先人工铺轨、机械架梁或利用在铺架基地拼装的25m轨排，进行机械铺架。随即对线路进行补砟、大机养道，采用换轨台车进行换铺长钢轨，形成无缝线路的一种施工方法。
由于换铺法前期仍为普通25m轨排的铺设，可以直接铺设到达桥头，因此，常常被用于在需要同时进行T梁架设的线路上。
换铺长钢轨工作是在第一次大养后线路达到基本稳定后进行。
2.2.2.2工艺流程
⑴长钢轨运输及卸车
长轨运输采用CPG500型铺轨机组配套的枕轨运输车组运输，运输车前端配有过渡车（上有滚道）和下道装置。其工艺如下：
①根据施工进度安排，将长轨条采用内燃机车推送长钢轨运输车到达换铺现场，运到指定地点并对位。
②用钢丝绳将对称的一对长钢轨轨端系牢，钢丝绳另一端固定在已铺好的线路钢轨上。
③利用机车反向牵引方法，将长轨条按放送位置由前往后依次放送到位。长钢轨运输车后退，长钢轨经过渡车上的滚道和下道装置卸到线路两侧。
④卸轨时应先确定长轨端头位置，并用机车将位置对好，将长轨前端分别用夹具夹住要卸的两根轨条，开始以不大于5km/h的速度退车，按此顺序循环，一直将长轨卸完，卸轨过程中要统一指挥，防止扭曲变形。
⑵长轨换铺
长轨卸好之后，利用两台换轨小车进行换轨，换轨台车分Ⅰ、Ⅱ号，配有牵引车和引导架，两个台车之间用钢丝绳柔性连接。Ⅰ号用于换新轨，Ⅱ号用于收工具轨。其施工工艺如下：
①待长轨卸完后，机车带长轨运输车返回基地，工地开始换轨。首先用活动扳手解开工具轨的扣件。
②将Ⅰ、Ⅱ号换轨台车从运输车上卸下。
③将新轨一端放于Ⅰ号换轨台车上，牵引台车前行到待换工具轨接头处，将工具轨一端放于Ⅱ号换轨台车上。
④牵引台车前行，直至新轨一端能与既有轨接头相连，新轨逐渐落槽，工具轨逐渐放于道心。
2.2.3无砟轨道长钢轨的铺设
2.2.3.1概述
500m长轨条采用长轨运输车运输至施工现场，利用WZ500型铺设机组铺设。WZ500型铺轨机组由四部分组成：⑴牵引车、⑵分轨推送车（推送车）、⑶滚轮、⑷钢轨运输车，钢轨运输车主要采用N17平板车组成长钢轨双层运输车,长钢轨长度500m时需要40辆平板车。
铺轨机牵引车主要负责长轨牵引入槽，并在牵引过程中利用两侧导向轮来控制车辆走行方向；分轨推送车主要负责利用卷扬机从长轨运输车将长钢轨送入推送装置，推送过程中控制长轨轨距；钢轨变形装置主要缓解长轨铺设过程中的高差，减少长钢轨对无砟道床冲击力。
2.3.3工艺流程：
⑴长钢轨装车、运输
500m长钢轨采用铺轨基地的32台2t固定龙门吊联合进行装车作业，根据铺轨计划表组织长钢轨运输车在存轨场装车线装车，按照装车表，将已选配并标识好的长钢轨按顺序装车，装车时由内向外。每层钢轨经核对无误后，进行加固锁定，防止运输途中钢轨串动，危机行车安全。装车完毕后采用DF4型内燃机车或重型轨道车作为动力和37辆N17平板运输车运到施工现场。
⑵机车对位
长轨列车在施工地段运行限速5km/h，在接近已铺长轨轨头10米处应一度停车，以0.5km/h的速度进行对位。对位时要在钢轨上划出停车标志，并派专人安放铁鞋和止轮器。
⑶卷扬机拖拉钢轨
①松开要拖拉的一对钢轨锁定装置与安全挡板。如拖拉上层钢轨，首先还预先将升降滚轮架调整到合适高度。
②将分轨导框对准要拖拉的一对钢轨（拖拉钢轨顺序为3/10，4/9，5/8，6/7，2/11，1/12）”。
③用拖拉卷扬机(带夹轨器)，从钢轨运输车（首车）上拖拉钢轨，将钢轨拖至钢轨推送装置并夹紧钢轨，然后卸掉夹轨器。
⑷推送钢轨
启动推送机构，推送钢轨；当钢轨端头离推送前端辊轮约15米时，钢轨变形装置上抬，钢轨变形装置靠到钢轨底部，当钢轨端头离道床面高度约200mm时，在钢轨底部放置地面滚筒，并在离已铺钢轨约10米的前方放置地面滚筒，用推送装置钢轨推送至引导车钢轨夹钳处，并将钢轨头与引导车钢轨夹钳锁固好。
⑸牵引钢轨并放置滚轮
启动轮胎式钢轨引导车，牵引车配合推送装置联合推送钢轨。在无砟轨道承轨槽间放置滚轮，直线上每10m左右放置一对。
⑹钢轨对位
当钢轨尾端脱开推送机构时，连挂机车，缓解列车。列车后退直到钢轨尾部落到短木枕上，列车停止。取下钢轨对接装置，两组斜楔分别与已铺钢轨和刚铺的钢轨安装好；油缸与斜楔装好。启动油缸，把钢轨对接，安装钢轨连接器，预留轨缝，对接钢轨。拆下钢轨对接装置，放到车上。
⑺撤出滚轮
从后往前依次取出长轨底滚轮（放在道心即可），同时滚轮小车收集散放在道心处的滚轮，将小车收集的滚轮码放到牵引车后的平台上，详见现场施工方法参照。?
⑻安装扣件
散布扣配件按隔4上1的原则依次摆放扣件弹条，紧跟用内燃扭力扳手扭紧扣件，接头前后三根枕扣件应安装齐全，同时检查长钢端部左右股接头相错量是否满足验收规范要求，确定是否需要锯轨。
⑼地面设备转移
机车顶送铺轨机组前行，开始下一对长轨铺轨作业。
3、结束语
铁路铺轨施工难度大，工序繁杂，工期较紧，且危险性较高。为保证施工的进度和施工质量，就需要施工人员在施工过程中保证施工秩序，做好每一道工序。并且，应当在现有的施工技术的基础上，进行技术的创新和改良，以大大提高施工效率和施工质量。此外，坚持以人为本，保证施工过程的安全性，保证施工人员的生命安全和身体健康。只要充分掌握铁路铺轨的施工方式和特点，并对注意事项进行有效执行，就能够保证施工的进度和质量，保证施工的安全性。
参考文献：
[1]《高速铁路轨道工程施工技术指南》，铁建设[2010]241号；

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