一、概况
自2014年起，某地铁线路350m半径曲线地段上股钢轨侧面磨耗日趋严重，根据监测数据显示,部分钢轨侧磨已接近重伤标准。因此我部从2014年开始，有计划的将3条350m半径曲线上股磨耗钢轨更换为有缝线路，总计更换钢轨1490米。
从每次换轨前的施工调查、方案讨论及制定、轨料准备、现场勘查、各专业生产协调至完成现场施工，从第1次换轨作业到第6次换轨作业结束总计投入人力达819人次，我部从上到下高度重视，集合全分部技术力量，确保施工组织基于现场、联系实际、高于现场。现场严格管控施工工序，通过实施作业步骤细化，不仅消除了设备隐患，提升了线路设备质量，而且检验了我部线路检修工自修动手能力，提高、锻炼了自有队伍的专项修大修能力，为地铁的安全运营保驾护航。
二、施工组织标准化
通过该地铁线路钢轨更换自主大修的顺利实施，结合施工过程中所需要的一些难点，我部不断进行完善和总结，形成了一套标准化的换轨大修施工组织体系：施工调查→制定初步方案→组织各专业召开施工协调会→讨论及确定最终施工方案，并上报审查备案→备轨及过渡轨的选配→机具和人员的组织→各小组负责人现场勘查→现场施工组织。
1.施工调查
结合磨耗数据，组织现场调查，确定钢轨更换长度、换轨起终点位置和引轨的选取，并充分考虑现场调查过程中所涉及的关键问题和难点，对关键步骤进行记录、拍照留底。
2.方案讨论及制定
方案是核心，所有的作业行为须围绕方案来进行。通过现场丈量、摸排设备情况拟定初步作业方案，组织班组和技术组展开讨论，进行桌面演练，充分熟悉施工方案的可操作性确定作业方案实施的关键点。
3.各专业施工协调
针对换轨施工过程中涉及的各专业具体问题，我部牵头组织各专业召开施工协调会，在各部门的大力支持下，顺利解决了作业时间点不足、机具搬运困难、施工作业条件严峻等问题，为换轨施工作业提供了全方位的保障。
4.备轨及过渡轨选配
通过设备隐患发展情况提前数月计划工程车作业进行备轨准备。备轨选取需进行探伤确认，在确保安全的前提下充分考量其经济性。更换的新轨与原曲线剩余钢轨工作边廓型的匹配是涉及到行车安全的重要问题。磨耗钢轨的接触面廓型是车轮与钢轨自然磨耗状态下产生的磨耗断面（如图2、3），轮轨接触时存在冲击角，过渡轨选取普通钢轨通过人工打磨因无法模拟自然磨耗形成的断面形状（如图4），存在安全隐患。因此我们特意选取其他曲线部位已磨耗且磨耗匹配的钢轨作为过渡轨。根据《地铁设计规范》要求轨距加宽值递减率不宜大于2‰，我们需要准备一根长度大于6m的磨耗轨，保证轮轨接触几何关系可靠。
图1：标准轨头 图2：自然磨耗轨头
图3：标准钢轨与自然磨耗对比 图4：人工打磨7mm，两端顺延3m
5.机具准备
目前我部使用的锯轨设备主要是两种，一是史丹利锯轨机（如图5），一是森博尔自动锯轨机（如图6）。史丹利锯轨机配合动力站利用油压系统提供动力，设备稳定性高，动力站同时可以作为钻孔设备的备用，用途全面，但其质量大、移动装卸较不方便的缺点同样明显。森博尔自动锯轨机使用汽油内燃机提供动力，质量轻、移动便利，能够快速响应应急处理，但其转动皮带易疲劳给现场作业带来了不确定因素。
图5：史丹利锯轨机 图6：森博尔自动锯轨机
换轨作业中，通常安排史丹利锯轨机在过渡轨和换轨首尾位置进行作业，保证锯轨难度大的位置锯轨作业按正常进度实施，其他地段按照75-100m一台森博尔锯轨机进行作业。在中间位置根据换轨长度配置1-3台森博尔锯轨机应急备用。
6.人员组织与调配
换轨作业人员、工器具参与多，如何完成作业目标达到列车放行条件并做到工清场清，组织与协调是关键之一。我部制定了《换轨作业细化流程表》和《作业工器具出入清单》，《换轨作业细化流程表》将人员分为换新轨组、换旧轨组、设备恢复组、质量验收组、安全组，通过《作业工器具出入清单》将工器具分配到个人，做到人人有分组，人人有负责。从现场作业管理的结果来看起到了很好的效果，人员安排职责清晰、分工明确，现场作业有条不紊，井然有序。
7.换轨前各小组负责人现场勘查
组织各分工小组熟悉现场设备情况，各小组负责人现场勘查所辖线路状况，着重各环节中细节的把控，进行再总结，对发现的问题逐一进行讨论解决。
8.现场施工组织
换轨施工当天全员进行桌面演练，施工当晚由施工总负责人负责全局组织，各小组负责人负责小组统筹，每位作业人员分工细化，按要求严格执行施工作业各项工序流程。各组包干到户，分工明确，小组之间相互配合，屡次打破单次作业自主更换钢轨长度记录。
三、施工工艺优化措施
在地铁隧道有限的空间和封锁时间内，制约小半径曲线地段成段更换有缝线路作业按进度完成的关键工序在于锯轨钻眼、新旧轨的拨出与拨入、过渡轨的衔接等环节。通过此次该线路自主更换钢轨大修施工，我部针对该问题进行了不断讨论及实践，采取了以下措施并取得了显著成效：
1．多种方法提高机具的可靠性，提高锯轨进度
（1）增加备用设备。主要增加锯轨机的备用数量，提高安全冗余。从应急、轻便考虑，现场主要配置森博尔自动锯轨机作为备用。
（2）优化工序。第1次更换300m钢轨作业时，2组森博尔锯轨机因皮带故障，紧急调用备用史丹利锯轨机，延迟锯轨工序作业时间20分钟。因机具故障贻误作业进度，将导致影响正常运营载客服务。因此在后续换轨作业中不断改进工艺、采取措施，取得了很好的效果。
2．夹锯的解决方案
旧轨松开扣件后钢轨处于自由放散的状态，在对曲线地段上股钢轨进行锯轨过程中，易因应力集中而夹锯，锯片无法转动或转动困难，对森博尔锯轨机的转动皮带的破坏尤其严重，影响施工效率。对此，我们提出了以下几个解决办法：
（1）采用铝热焊作业设备中的对轨架，如图10所示，可固定锯口两端钢轨，使钢轨的应力变化程度稳定，易于锯轨机实施切割钢轨，减轻机械设备损耗。
图10：对轨架
（2）适当增加锯轨间隔的长度，减少锯轨次数，待作业结束后视作业时间长短再组织对旧轨进行分割锯断。
（3）对于确定的锯轨位置，两侧15m范围内扣件不松，完成锯轨工作后再进行拆卸扣件工作。该方法采用后会大大拖慢作业进度，工程量小的换轨作业中可易于采用。
四、成果简括
1.解决设备隐患，保障运营安全。
该线路开通已运营长达10年之久，设备隐患日益增多。此次换轨作业一举解决了该线路小半径曲线钢轨侧面磨耗超限问题，切实消除了设备隐患，保障地铁运营安全。
2.备轨选配严控质量，最大化节约成本，充分考量其经济适用性。
考虑到后续该线路350m小半径曲线钢轨将实施委外大修更换，为节约成本，控制新轨的投入量，本次自主大修当中1110m备轨采用其他区间更换钢轨项目下线的再用轨，每根再用轨进行编号，并由专业探伤人员依次进行探伤检测及记录，确保备轨选配的质量安全性。单该项的材料成本就节约了502932.12元。
3.延长委外大修换轨周期，节约项目开支。
按照磨耗发展速率推算，目前部分小半径曲线钢轨大修周期最短约为2年，我部自主实施的大修钢轨更换相当于节约了一次委外大修项目的实施，延长了委外大修换轨的周期，为公司节约成本共计280.12万元。
4.锻炼自有队伍的大修能力。
我部自主大修共进行了6次成段更换钢轨施工，其中3次创造了公司历史上开通以来更换钢轨长度最长的自主成段更换钢轨施工作业，2次由我部员工单独承担全流程施工作业，通过此次自主大修的顺利实施，充分锻炼了我部中层力量的自修组织及动手能力，为既有线的大修养护及新线的接管运营锻炼队伍。
论文作者:杜黎明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
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