朔黄铁路双线隧道内道床机械化清筛的研究与应用
2021-12-11
来源:欧得旅游网
铁136 道建筑 Railway Engineering 文章编号:1003-1995(2017)07-0136—04 朔黄铁路双线隧道内道床机械化清筛的研究与应用 王 敬 (朔黄铁路发展有限责任公司,河北肃宁062350) 摘 要 朔黄铁路隧道内煤灰污染严重,道床板结。由于隧道内空间有限,空气流动不畅,粉尘、噪声污 染严重等原因,开展机械化道床清筛异常困难,而人工清筛的施工质量难以保证,人员健康、安全难以保 障。通过开展联合技术攻关,采取清筛车改造、线路拨道、洒水降尘、通风排毒、防噪防护等措施,并不断 完善施工组织方案,实现了朔黄铁路双线隧道内道床机械化清筛,基本达到了预期效果。 关键词 重载铁路;隧道;道床;机械化清筛;清筛机;技术改造;通风;降尘 中图分类号U216.42 2 文献标识码A DOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2017.07.37 朔黄铁路与神朔铁路一起组成了中国西煤东运第 二大通道。朔黄铁路正线总长594 km,全线共77座 隧道,上下行合计长132.734 km。最长隧道为长梁山 应配套设备尺寸。 后,轨枕头距电缆槽壁仍需0.45 m以上的作业空间, ②QS.450型清筛机最小挖掘宽度缩减为3.7 m 现有隧道内线路结构无法满足此限制条件,底梁无法 完毕后再回拨线路。 ③隧道内清筛后产生的污土无处可排,只能边清 筛边收集污土成为一大难题。 隧道,长达12.78 km。朔黄铁路投入运营至今,隧道 内线路受煤灰污染,道床表面及内部煤粉和石粉量严 重超标,部分排水不畅地段道床板结严重,设备状态难 以保持。为保证运输安全,按照有关规定 “ 曾尝试 人工进行道床清筛,但施工难度较大,施工质量难以保 证,尤其是长大隧道内通风、照明不畅,灰尘污染严重, 伸入轨枕下。须将线路向远离电缆槽方向拨道,作业 筛边收集污土,施工结束后统一外运。如何实现边清 长时间施工作业严重危及施工人员身体健康。为此, 朔黄铁路公司与大机清筛单位结合朔黄实际情况开展 了技术攻关,采取一系列措施实现了隧道内线路的机 械化清筛。自2012年至2016年底,共完成隧道上下 ④隧道内环境封闭、狭小,清筛作业产生大量粉 尘,严重危害作业人员身体健康及施工机械运行性能。 ⑤隧道内清筛机、大小型捣固机集中作业,产生大 全会受到严重威胁。 量有害尾气,若不能及时排出隧道外,作业人员人身安 行线路清筛115.7 km,基本实现全部清筛一遍,清筛 后道床质量显著提升。 2主要技术改进措施 2.1清筛机缩改 经充分调研,国产QS.450型清筛机结构相对简 1 隧道内道床机械化清筛面临的主要技术 难题 目前,国内外尚无隧道内线路机械化清筛相关成 型设备及经验,需采取对现有机械设备进行改造、对线 路施工流程进行优化等一系列措施 。主要技术难 题有: 单,技术改造较易实施。具体缩改措施如下:①上升、 缩减为320 mm;②水平导槽长度由原来的2 300 mm 下降导槽下半部分(含拢砟板)宽度由原来的460 mm 缩减为2 100 mm,宽度由原来的220 mm缩减为 ①朔黄铁路隧道内轨枕头距电缆槽壁0.2— 0.7 m,国内普遍使用的QS-650和QS-450型清筛车上 升或下降导槽间尺寸过宽(须≥0.7 m方可进入枕木 145 mm;③挖掘扒链宽度由原来的310 mm缩减为 230 mm;④底梁上下耐磨板的长度由原来的290, 200 mm分别缩小至220,100 mm。 缩改后QS-450型清筛机最小挖掘宽度由原来的 底),均无法直接置入枕下道床,须缩短底梁尺寸及相 3.9 m缩减至3.7 m,两侧各收缩100 mm。浮动条件 收稿日期:2017-03-10;修回日期:2017—04.05 下单侧轨枕头至电缆槽壁距离由650 mm缩减为 作者简介:王敬(1980一),男,工程师,硕士。 E-mail:wj_80l1@163.corn 450 mm。缩改前最大挖掘能力为530 m /h,缩改后为 400 m /h(因扒链缩改),挖掘速度平均200 m/h,较缩 2017年第7期 王敬:朔黄铁路双线隧道内道床机械化清筛的研究与应用 137 改前略有减少。改造后的清筛机作业影响范围明显缩 减,结构上基本达到了最小极限尺寸,为解决隧道内清 筛空间不足的问题奠定了基础。 2.2大机拨道 板结情况、人工清筛经验及车辆行驶速度适时调整。 一般洒水量控制在0.15 m /m左右,通过控制牵引速 度来实现。具体改造措施为:由1台30 t或60 t水罐 车改装洒水喷淋装置,由QS一450型清筛机充当动力 车,牵引水罐车在施工当日和下一个天窗点清筛地段 进行洒水喷淋。为控制好洒水量,技术人员需提前对 清筛前利用大型养路机械将线路向远离电缆槽壁 方向拨道,以达到清筛条件,清筛后再回拨线路。主要 控制措施如下: 清筛地段进行探挖调查,算出牵引速度在5~7 km/h, 前快后慢,最终达到清筛作业时既不起扬尘又不会出 ①单次拨道量不得大于80 mm,大于80 mm的拨 道作业应分2次或多次完成。 ②2台捣固车前、后连续进行拨道作业时,后面的 捣固车要有专人对前方捣固车拨道后的线路进行观 察、测量,发现线路轨向及超高数值超限后,应停止作 业并通知地面人员进行人工起、拨道处理后方可继续 作业。后面的捣固车对前方捣固车拨道后的线间距进 行测量,根据测量结果及时更新标注的拨道量,确保二 次拨道后准确到位。 ③拨道量>150 mm时,在拨道开始和结束处设置 长度为20 m的夹直线,并严格坚持拨道顺坡。拨道量 在150~300 mm的拨道作业,顺坡长度一律按最大值 30 m执行,捣固车拨道中途退车也要严格执行此项规 定。当拨道量最大为300 mm时,夹直线长度采用 20 m,顺坡长度采用27 m。 ④捣固车拨道量≤150 mm时,捣固车分次进行拨 道作业即可达到清筛条件,起始位置及中途退车按顺 坡长度15 m执行。 2.3污土处理 为解决清筛出的污土收集及外运问题,在清筛机 前方增加了1辆C64车来收集污土,为避免集重或偏 载,设计加工了电动传输装置(敞车移动式污土输送 机),直接将清筛出的污土抛送至污土车上。随着清筛 长度增加,污土量不断增加,先后又设计了连接2辆、 3辆敞车的接续式电动传输装置,极大增加了污土装 载能力。该装置基本实现以下功能且满足各项安全使 用要求:①在污土量正常情况下,2—3辆C64基本能 实现装载清筛450 m长度线路的污土(朔黄铁路每个 天窗点内4 h的清筛工作量平均约450 m),有效解决 了污土处理难题;②安排4个人均匀分摊C64上的污 土,保证不偏载、不集重;③污土车整车高度距轨面 3.7 m,未超过机车车辆限高;④QS.450型清筛车提供 动力为250 kW,目前全部装置总使用功率为187 kW, 满足使用条件;⑤在最不利曲线段(R=400 m)行车时, 输送装置最大偏移量200 mm,满足安全运行条件。 2.4降尘及降噪措施 参照城市环卫部门马路洒水车的原理,设计、制作 了适合隧道的洒水降尘车 。洒水量依据道床污染 现道床和泥的效果。通过以上改造措施,降尘效果 显著。 所有施工机械连接处能够增加减振降噪弹垫的 地方均进行了改造,从源头上控制噪声污染源的 强度。 2.5尾气净化及通风措施 在柴油机排气管上加装成熟的“柴油机尾气微粒 捕集器DOC DPF系统装置”,柴油机产生的尾气净化 率能够达到90%以上。 在采取了洒水抑尘、加装尾气净化装置等措施的 基础上,为进一步提高作业范围内环境质量,增加了强 制通风设施——排风车 。将8台7.5 kW轴流风机 用支撑架组成一个风机阵列,安装在既有轨道平车上, 联挂在清筛车前,由清筛机发电机组供电。经计算, 8台风机排风流量达28.5万m /h,双线隧道每1 km 长的体积是5.6万m ,每1 km隧道内每小时更新空 气约5次。之后在8台轴流风机基础上又增加了4台, 由共l2台风机组成排风阵列,排风量提高了50%,效 果更显著。 排风车具有防潮、防腐蚀、防漏电功能。排风方向 与作业方向一致,将作业范围内的有害气体、粉尘抽排 至作业范围以外。采取以上措施后,经现场检测,隧道 内风速≤8 m/s,空气中CO质量浓度<30 mg/m ,NO: 质量浓度<10 mg/m ,湿度<80%,臭氧质量浓度< 0.3 mg/m ,含有10%以下游离SiO 的粉尘质量浓度 <10 mg/m ,达到铁路行业标准。 2.6其他措施 现有的77座隧道仅有6座有照明设施,且亮度不 足。为满足施工作业要求,采取了增加移动照明设备 等措施。此外,为保障施工人员身体健康,购买了防毒 口罩、防噪耳罩等防护用品。 3 施工技术 3.1线路拨道 清筛车工作前需要按设定拨道量进行拨道。为 此,设计并加工了“轨枕头分砟犁装置”,安装在 QS一450型清筛机上升、下降导槽臂下部,利用清筛机 l38 铁道 建筑 的动力和导槽臂的液压升降装置轻松将轨枕头石砟扒 开到位,使得清筛机作业时间增加了0.5 h,清筛进度 也随之增加。QS.450型清筛机既担当清筛列车任务, 又在点内完成轨枕头分砟、牵引水罐车洒水降尘任务, 实现了一机多用。加装“轨枕头分砟犁装置”时作了 3.2 线路回拨 清筛完毕后,用捣固车对线路予以回拨。第1遍 要按照线间距控制拨道量进行回拨,待技术人员检查 线间距偏差在1O0 mm时进行第2遍捣固,按照捣固 车自动计算量进行正矢拨道,直至线路水平、轨向、正 充分考虑,当需要QS一450型清筛机进行清筛工作时, 可以在2~3 h内拆除该装置。 矢符合要求。 3.3 清筛车组编组(见图1) 注:图中“二组”根据拨道量情况可增设1台捣固车 图1 清筛车组编组 3.4石砟补充 根据清筛前后道床饱满情况确定补砟方案,主要 采取施工前预卸石砟和施工后补卸石砟2种方式。 3.5施工质量及安全控制措施 控制好洒水量,“干”则尘大,“湿”则筛后不洁。 清筛车起道量控制在30 mm以下,清筛深度达300 mm 以上。控制拨道顺坡,避免后续车脱线。因拨道清筛 影响邻线行车,施工地段双线封锁。 图2清筛前后效果对比 5 结语 隧道内道床机械清筛作为一种创新技术在朔黄铁 路公司得到了充分研究与实践。自开始试验到全面实 依据清筛后设备状态确定合理的限速条件,正常 情况下开通限速条件为:线路开通后清筛地段第1列 35 km/h,第2列45 km/h,不小于2 h,其后限速 60 km/h,24 h后恢复常速 。 施历经5年时间,这期间针对发现的各种问题进行了 创新技术改造,从清筛机缩改、防尘降噪、排毒通风等 多方面人手,不断改进和完善,基本形成了双线隧道机 械化清筛全套技术,彻底解决了困扰多年的隧道内道 4 清筛效果 2011年底至2012年初完成了清筛车改造及试验 场地明线试筛。2012年4月开始在朔黄线隧道内试 验。采取循序渐进的方法。首先对拨道量在1O0 mm 以内的隧道进行试清筛,之后对拨道量超过100 mm 的隧道进行试清筛,拨道量更大时安排2台捣固车分 床清筛的问题。隧道内线路状态和质量得到显著提 升,为更大运量、更大轴重列车的开行提供了安全 储备。 参 考 文 献 2次进行拨道以达到清筛条件。 改造后单机清筛进度达到200 m/h左右,每个天窗 [1]中华人民共和国铁道部.铁运[2006]146号 铁路线路修 理规则[S].北京:中华人民共和国铁道部,2006. [2]中华人民共和国铁道部.铁运[2010]38号 铁路桥隧建 筑物修理规则[s].北京:中华人民共和国铁道部,2010. 点有效清筛作业时间达2 h,可完成400 m清筛任务。 2012年试验期间完成l0.4 km线路的清筛,2013 年正式组织实施,并增加了1个清筛车组,全年完成隧 [3]中国铁路总公司.铁总运[2015]236号大型养路机械使 道清筛长度30.6 km。2014,2015,2016年分别完成清 筛27.6,25.0,22.1 km。截至2016年底,共清筛 l l5.7 km隧道,管内隧道基本全部清筛一遍,清筛工 艺及道床质量得到显著提升(见图2),证明隧道内机 械化清筛研究成果经受了实践检验。 用管理规则[S].北京:中国铁路总公司,2015. [4]中国铁路总公司.铁总科技[2014]I72号 铁路技术管理 规程[S].北京:中国铁路总公司,2014. [5]林生福,赵广苗.隧道机械化清筛作业装备的研究[J].机 车车辆工艺,2016(4):25—27. (下转第143页) 2017年第7期 杨麒陆等:时速120 km地铁多种减振轨道结构振动特征分析 143 Analysis on Vibration Characteristics of Various Types of Metro Vibration--reducing Track Structures at Speed of 120 km/h YANG Qilu ,LI Xiang。,DOU Yinling ,GE Hui ,WANG Ping ' (1.MOE Key Laboratory of High・speed Railway Engineering,Chengdu Sichuan 610031,China;2.School of Civil Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan 610031,China;3.School of Transportation, Chengdu Industrial Vocational Technical College,Chengdu Sichuan 610218,China) Abstract In order to study the vibration characteristics and vibration propagation laws of various types of metro vibration。reducing track structures at speed of 120 km/h,The time・domain and frequency—domain measured results of DZ—llI vibration—reducing fastener track(DZ一1II VRFT),GJ-llI vibration・reducing fastener track(GJ一111 VRFT) nad rubber pad floating slab track(RPFST)were compared and anaiyzed.The results of time—domain analysis show htat the amplitudes of vibration acceleration of hte floating slab(roadbed slab)of hte three types of rtack structures are approximately equal,and the amplitude of tunnel vibration acceleration at RPFST is one order of magniutde smaller than the amplitude of the tunnel vibration acceleration at the other two track structures and RPFST most effectively reduces ampliutde of vibration acceleration.The results of frequency‘domain analysis show that the tunnel vibration acceleration level of RPFST is smaller and the vibration—reducing effect is better than that of the other two tracks in the frequency range of20~80 Hz and 0~20 Hz.Except that attenuation between rail and roadbed slab of GJ—Ill VRFT hte 0~80 Hz frequency band is not obvious.the propagation of vibration acceleration generally ofliows the law of attenuating from rail to floating slab(roadbed slab),and then to tunnel,layer by layer. Key words Metro;Vibration—reducing track;Field test;Vibration acceleration;Speed of 120 km/h (责任审编周彦彦) (上接第138页) [6]何国华,高春雷,王发灯.隧道机械化清筛作业洒水降尘试 方案设计[J].铁道建筑,2015(3):130-133. 验研究[J].铁道建筑,2015(1):48—5O. [8]郭志强,刘永新,李红利.神华铁路隧道机械化清筛施工组 [7]宫实俊,高春雷,何国华.隧道内机械化清筛作业通风除尘 织设计方案研究[J].神华科技,2016,14(2):82—85. Research and Application of Mechanical Ballast-cleaning in Double-track Tunnels of Shuozhou-Huanghuagang Railway WANG Jing (Shuohuang Railway Development Co.,Ltd.,Suning Hebei 062350,China) Abstract Coal ash poUution iI1 tunnels of Shuozhou-Huanghuagang Railway is serious and ballast bed is hardening.Because of ilmited space,poor air flow and serious dust and noise poUution,it is Very dificult to carry out mechanical ballast—cleaning.As for artificila ballast・cleaning,it is difficult to guarantee hte construction qualit),and the worker’s health and safety.By union technical research,some measures such as cleaning ca/"technical reconstruction, track lining,water—spray and dust control,ventilation,noise prevention etc.were improved.Combing with constandy miproving the construction organization plan.these measures were used to complete mechanical ballast cleaning iIl double—track tunnels.The cleaning effect basically meets expectations. Key words Heavy haul railway;Tunnel;Ballasted bed;Mechanical ballast・cleaning;Ballast‘cleaning vechile; Technical reconstruction;Ventilation;Dust control (责任审编李付军)