摘要：在南京宁和城际大胜关钢梁明桥面合成树脂长枕更换施工中，通过对开裂合成树脂更换施工技术的研究总结形成施工工艺。该方法的成功运用，节约了成本、缩短了工期，提升了安全性，为今后此类工程提供了借鉴，为钢梁明桥面合成树脂长枕更换拓展了新的研究方向。
关键词：钢梁明桥面；合成树脂；施工工艺
1 引言
原南京地铁十二号线大胜关段轨道配套实施工程在过江段与大胜关铁路大桥并线通过，大胜关大桥为下承式钢拱桥，六线式设计，其中地铁轨道线路分别在设置在钢桥两侧，采用合成轨枕铺设，现十二号线整体更名为南京地铁宁和城际。自从2012年轨道施工完成后以来，因高铁运营，高铁与地铁间的隔离措施尚不完善，导致无法进行维保工作。在钢梁明桥面梁体钢结构和钢轨及钢轨伸缩变化不一致，无缝线路长钢轨自动调整温度力导致个别合成树脂轨枕发生开裂现象，开裂轨枕地段出现线路不平顺，使轨距、轨距递减不顺以及高低、水平三角坑等病害，为了保证行车安全，需更换开裂合成树脂长枕。
中铁上海工程局集团有限公司从钢梁安全防护明桥面底部挂设安全网施工，在有限的时间窗口内，利用现有的轨道维护工具将开裂的合成树脂轨枕地段钢轨顶升，抽离开裂的轨枕更换新的合成树脂轨枕。在有限的时间窗口内快速、高效、安全的完成钢梁明桥面合成树脂长枕更换施工，该施工工艺应用并取得了良好的效果，形成钢梁明桥面合成树脂长枕更换施工工艺。
2 更换合成树脂长枕技术原理
钢梁明桥面底部安全网挂设利用两侧栏杆固定，安全网靠自重悬挂在钢梁底部，防止直接坠落至江中，安全网挂设采用一侧固定在栏杆后，安全网垂直下落，用钢筋钩传导至另一侧栏杆固定。
合成树脂长枕更换利用钢轨自有伸缩量进行同步顶升，根据作业时的天气温度、钢轨表面温度计算钢轨的伸长量和顶升高度[1]，从而确定需要拆除的扣件长度，拆除开裂合成树脂长轨枕护木钢带和固定轨枕的勾头螺栓，画好顶升位置放置槽钢和顶升设备，在设置垫块的位置点放置垫块，顶升高度达到后停止顶升，抽离开裂合成树脂长轨枕，更换新的合成树脂长轨枕，拆除垫块，安装扣件，恢复线路状态，检查验收。
3 更换合成树脂长枕施工工艺流程及操作要点
3.1更换合成树脂长枕工艺流程
施工工艺流程图具体参见图1所示。
图1 施工工艺流程图
3.2更换合成树脂长枕各工序操作要点
3.2.1施工准备
熟悉钢梁明桥面合成树脂施工图纸，编制钢梁明桥面合成树脂轨枕更换施工方案，施工人员经过安全、技术交底，并经培训，熟练掌握各工序和设备操作要领；与铁路轨行区管理单位签订轨行区施工协议书和熟悉轨行区请销点手续办理流程；对更换合成树脂轨枕材料检查外观质量合格后方可施工，施工所需的机械设备和周转材料提前进行检修、调试和保养，确保状态良好。
3.2.2安全网挂设
在正式施工前，首先将钢桥明桥面的安全网铺设完成，为后续线路维保施工和其他单位施工提供安全保障。明桥面为镂空结构，梁节自身高度为1.2m，根据每跨钢梁长度，选择3m宽的安全网，并在卡环处用系绳穿过、连接，用绳沿安全网宽度方向与钢桥走道板护栏打结系好，每隔1m设置一道，将安全网全部连接成一整体。
3.2.3安全网检查验收
安全网挂设完成后，需进行自检合格后报监理、业主检查验收合格方可进行后续施工作业。
3.2.4开裂合成树脂确认
对大胜关钢梁明桥面合成树脂轨枕道床地段全线进行检查，经各方确认更换合成树脂轨枕标记和数量、规格、型号统计，根据统计数量进行合成树脂轨枕采购，材料进场后检查验收并通过宁和城际在建轨道运输至更换地段。
3.2.5普通线路开裂合成树脂轨枕更换
1.更换开裂合成树脂轨枕地段辅助零件拆除
在更换开裂合成树脂前完成拆除轨枕护木钢带、固定轨枕的勾头螺栓和中间走道板拆除，开裂合成树脂轨枕如有固定防爬角钢需拆除。
2.更换开裂合成树脂轨枕地段扣件拆除
拆除开裂合成树脂轨枕两端各12.5m长线路的扣件，共计拆除线路扣件长25m，拆除后的扣件收集装袋防止掉落至安全网上。
3.钢轨顶升
更换开裂合成树脂轨枕的准备工作，做好材料、机械工具准备工作，画定顶升及支垫位置、标记开裂轨枕在钢轨的位置。利用钢轨自有伸缩量的特点，根据作业时的天气温度、钢轨表面温度计算钢轨的伸长量和顶升高度，从而确定需要拆除的扣件长度，画定顶升及支垫位置、标记开裂轨枕在钢轨的位置，在两轨枕之间放置槽钢并摆放千斤顶，为了保护钢轨轨底面在千斤顶顶面放置橡胶垫板。千斤顶顶升位置具体参见图2所示。
图2 千斤顶顶升位置示意图
采用液压顶升同步控制机进行顶升作业，顶升速率为10mm/min，过程中观察钢轨的变形情况，顶升至50mm时，对预设支垫位置设置垫块，垫块在钢轨轨底的位置，满足更换轨枕的高度，抽离劈裂合成树脂轨枕，更换新的合成树脂轨枕。垫块摆放位置示意图参见图3所示。
图3 垫块摆放位置示意图
4.抽离开裂合成树脂轨枕
钢轨顶升高度满足要求后，利用吊装用的软带绑在开裂合成树脂长枕上，用4对8人协同的斜拉抽离开裂合成树脂轨枕，在离高铁护栏处搭设平台，抽离方向向临近护栏方向，施工人员均系安全带，确保抽离施工人员安全，抽离时要多人配合，防止轨枕坠落至安全网上。
5.穿入新轨枕
按抽离合成树脂轨枕时逆向操作，将新的合成树脂轨枕穿入更换轨枕位置。
6.安装扣件
根据混凝土桥上的控制基标，利用水准仪测量轨面直至钢轨标高达到设计要求，在调整轨面标高过程中，如因新换合成树脂枕轨导致轨面标高超标，则通过打磨轨枕进行调整，如轨面标高达不到设计标高时通过增设调高垫板进行调整顺坡，最终恢复原设计标高。调整钢轨轨距、方向和高低状态，对新轨枕进行钻眼安装扣件。
7.线路状态恢复
安装勾头螺栓、护木钢带和人行道板，对线路扣件T型螺栓螺母扭矩力进行验收检查，恢复线路状态符合规范要求。
8.检查验收
更换后的轨枕地段线路进行轨道状态几何尺寸检查验收满足列车运行条件。
3.2.6伸缩调节器开裂合成树脂轨枕更换
1.拆除更换开裂合成树脂轨枕地段辅助设备
拆除伸缩器范围（1#～28#枕）道床护木钢带、控枕器和勾头螺栓，以及伸缩两端护轨与防脱护轨接头连接螺栓等。
2.更换轨枕地段扣件拆除
拆除伸缩器两端各35m长线路的扣件，共计顶升段长85m。
3.钢轨顶升和伸缩调节器顶升
做好材料、机械工具准备工作，画定顶升及支垫位置、标记伸缩器基本轨始端及尖轨跟端的位置。顶升位置示意图参见图4所示。支垫位置示意图参见图5所示。
图5 支垫位置示意图
10#墩左右线调节器在引桥的1#～4#枕扣件弹条卸下。使用角磨机（配钢丝刷）对5#～10#枕位（不含换枕，换枕需全部拆除超小阻力扣件）轨撑与钢轨接触面和11#～23#枕位基本轨侧顶撑与钢轨接触面进行除锈并涂抹黄油，在尖基轨轨顶密贴缝隙适当涂抹机油，减少钢轨伸缩阻力。按设计要求恢复扣件状态（即：扣件重新组装，轨撑螺栓扭矩力达300～350N.m），将千斤顶设置在指定位置，千斤顶顶头放置一块长120mm、宽120mm、厚度不小于10mm的木板或橡胶垫板。
调节器15m范围内10#～23#枕按上述位置顶基本轨轨底中心参见图6所示。
图6 10#～23#枕按上述位置顶基本轨轨底中心示意图
24#～25#枕顶尖轨轨底中心参见图7所示。
其他范围顶钢轨轨底中心参见图8所示。
记录顶升前的钢轨温度、尖轨尖端位置，准备进行顶升作业。
图8 其他范围顶钢轨轨底中心示意图
采用液压顶升同步控制机进行顶升作业，顶升速率为10mm/min，过程中观察伸缩器变形情况，如发现变形异样立刻停止顶升，由铁科院现场指导人员确定是否可继续顶升。每顶升50mm，对预设支垫位置进行垫设，直至垫至满足更换轨枕的高度，初步顶升高度为100mm。
支垫完成后，为确保顶升段线路稳定，须安装轨距拉杆并对线路横向和纵向设置顶撑杆。
轨距拉杆安装位置：对线路平顺段安装轨距拉杆，设置间隔为5m。
横向位置设置方法：对线路平顺和伸缩器段两侧安装设置间隔为4～5m一对。
纵向位置设置方法：基本轨始端处对9#或10#枕位进行限位；尖轨跟端处在线路平顺段距28#枕的第四个枕位进行限位。
4.伸缩器顶撑、钢轨轨腰和轨底等除锈
5#至23#逐根轨枕位进行除锈，除锈材料及部位：伸缩调节器顶撑钢轨接触面（包括：钢轨轨腰及轨脚与顶撑接触面）、钢轨轨底和扣件与钢轨接触面，使用角磨机（配钢丝刷）除锈。除锈的部位均涂抹油脂后重新组装。
护轨接头螺栓及护轨伸缩夹板除锈并涂油。轨撑螺栓和螺母更换前须除锈涂油确保正常使用。
5.更换轨枕
抽出开裂轨枕，如现场无法直接抽出，则须通过挪动相邻轨枕增加抽取空间。再将新枕按序穿入指定位置，并恢复相邻枕位。
6.线路状态恢复
根据混凝土桥上的控制基标，利用水准仪超平轨面直至伸缩器轨定标高达到设计要求。在调整轨面标高过程中，如因新换合成枕轨导致轨面标高超标，则通过打磨轨枕进行调整；其他原因则通过增设调高垫板进行调整顺坡，最终恢复原设计标高。
7.更换安装伸缩调节器配件
按要求对控制器、轨距调整片、轨撑螺栓、轨枕限位挡板和轨撑下间隙垫片等进行更换或增设。轨撑下间隙垫片设置位置为5#～10#枕位钢轨两侧参见图9所示和11#～23#枕位基本轨侧参见图10所示，要求轨撑下部与轨底上表面具有0.1mm～0.5mm的间隙。
图9 轨撑下间隙垫片设置位置为5#～10#枕位钢轨两侧示意图
图10 轨撑下间隙垫片设置位置为11#～23#枕位钢轨两侧示意图
调节器轨撑螺母扭矩为300～350N.m。轨道轨距、轨向偏差、尖基轨降低值等几何状态参数满足规范要求。
8.恢复轨道线路状态
调整钢轨轨距、方向和高低状态，对新轨枕进行钻眼安装扣件。安装勾头螺栓、护木钢带和两侧橡胶人行道板等。对线路扣件T型螺栓螺母扭矩力进行复查，固定区为90～120N.m、活动区为60～90 N.m。
9.检查验收[2]
更换后的轨枕地段线路进行轨道状态几何尺寸检查验收满足列车运行条件。
3.2.7现场清理
开裂合成树脂轨枕更换完成后，将现场垃圾、剩余材料清理和工机具清理统计与进入轨行区登记的数量一致，将垃圾、剩余材料和工机具运输至轨行区外，保证施工现场不影响列车运营。
3.2.8施工作业点销点
天窗点施工必须在批准的时间窗口内作业，施工完成并现场清理结束后及时进行施工作业点销除，保证不影响第二天列车运营。
4 现场应用效果及成本分析
4.1现场应用效果
在有限的时间内完成钢梁明桥面合成树脂轨枕更换，不锯钢轨，减少钢轨接头焊接时间，不用因锯钢轨后再次进行无缝线路锁定，节约时间，单个天窗作业点能完成2根劈裂合成树脂长枕更换。
钢梁明桥面合成树脂轨枕更换工具均为轨道维护日常工具，减少加工和购买特殊机具，节约成本；在钢梁明桥面更换合成树脂轨枕操作简单，不用大型的施工设备。
钢梁明桥面合成树脂轨枕更换施工方法为后续工程施工提供了工期保证，在施工中安全、可靠，得到了监理、设计和业主等单位专家的一致好评和认可。
4.2成本分析
（1）提高合成轨枕更换施工速度40%，当班节约人力5人。
5（人）×200（元/天*人）×90（天）=90000元，节约工期，降低成本。
（2）减少钢轨锯轨36个，减少钢轨焊轨接头36个。
锯轨费用：36个×1100元=39600元，焊轨费用：36个×4600元=165600元，降低成本。
（3）共计节约费用：90000元+39600元+165600元=29.52万元。
说明：更换开裂合成树脂轨枕9根，按左右股计算每股锯轨2次，换1根合成树脂长枕锯轨4次，共计锯轨36个，减少钢轨焊轨36个接头。
5 结论
经详细调查了南京地铁宁和城际大胜关大桥钢梁明桥面运营状况，根据现场施工条件，通过计算分析，采用液压千斤顶同步顶升钢轨，更换合成树脂轨枕，减少了对运营线路的影响，安全高效。通过在伸缩调节器地段轨撑下增设间隙垫片，减少摩擦力，有助于提高合成树脂轨枕使用寿命。
该研究技术成功应用于南京地铁宁和城际轨道工程大胜关钢梁明桥面合成树脂长轨枕更换施工，社会、环境、经济效益显著，具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1]徐明发等.一种钢梁明桥面合成树脂长轨枕更换施工装置及方法，专利号201710547009.8，中铁上海工程局集团有限公司，2017.
[2]地下铁道工程施工及验收规范，GB 50299-1999（2003年版），北京：中国计划出版社，2003.
论文作者:徐明发
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/11
标签：轨枕论文; 合成树脂论文; 钢轨论文; 钢梁论文; 桥面论文; 扣件论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第14期论文;