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[摘 要]文章对国内外隧道机械清筛做了简要介绍，接着对QS400型全断面道砟清筛机进行单线隧道清筛作业进行了可行性分析，对清筛机挖掘底梁、导槽的放入方式及连接技术研究展开了深入探讨，最后提出了设计解决方案。
[关键词]全断面道砟清筛机；QS400型全断面道砟清筛机；隧道清筛；挖掘机构；
中图分类号：U215.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0335-03
隧道机械化清筛在国内外铁路单线隧道现状的研究分析，进行全断面道砟清筛机技术改造研究解决单线隧道内机械化清筛作业，研究现有的QS400型全断面道砟清筛机进行单线隧道清筛作业的可能性。
一、国内隧道清筛现状
铁路线路单线隧道清筛作业一直是各铁路局清筛的难题，线路道床经过长期使用污染严重。道床污染主要是由于通风不好造成和铁路货车散落的煤粉、尘土长期堆积在隧道道床内，导致铁路隧道内线路道床脏污板结，排水不畅，以致发生道床翻浆冒泥的等病害。目前国内外针对隧道机械化清筛作业还没有专业化的机械设备，所以目前国内大多都一直以人工作业为主。人工清筛，由于施工人数多，施工的时间短，施工环境差，清筛进度慢，清筛由于人工管理问题施工质量差，施工现场安全保障困难。还有人工清筛不彻底、不均匀，如遇到道床板结严重的地段，施工无法开展，进入隧道内人员不能及时展开作业，延长施工作业时间，影响铁路天窗即封锁施工时间段的正常开通。另外由于人工清筛的施工作业人员组成全部为多方征用的农民工，人员复杂，人员素质难以保证，施工组织困难，安全生产方面进行专业化卡控难，存在很大的安全隐患。
国内大多数铁路单线隧道，都是建成时间长，建成当时未考虑机械化清筛的施工作业条件，大多数都不能直接进行机械化清筛作业。铁路隧道界限的限制以及隧道内枕下石碴深度不确定，有可能低于清筛机挖掘链宽度300mm，目前我国昆明中铁集团生产的QS650型清筛机底梁宽1900mm，导槽宽度为550mm。而隧道内枕木头距离挡碴板宽度从200mm至550mm左右， 为此我们做了调研，某公司（暂不表明公司名称）的铁路隧道情况，计算得出现有的清筛宽度4030mm。通过数据表明（表1），捣固深度满足要求，枕木头距挡碴板宽度基本也满足条件，所以适当进行拨道后清筛方案可以实施。
为了充分发挥全断面道砟清筛机的机械清筛作用，为了适应新形势的要求，解决清筛机能够适应铁路单线隧道作业相关一系列问题，进行技术革新，从挖掘方式和挖掘能力上做相应的技术革新，进行枕下不明物探测，针对铁路单线隧道内施工过程中防尘、除尘、照明、通风，发动机尾气净化装置等进行研究，实现在山区铁路单线隧道机械化清筛作业，加快隧道清筛施工进度，提高作业质量，延长轨枕、道床使用寿命，保证铁路运输生产安全。因此，进行铁路隧道机械化清筛作业技术研究十分迫切。
由于全断面道砟清筛机输砟导槽与弯角导槽连接处需要布置导向滚轮，同时导槽内框的内外侧均需铺设耐磨板，挖掘链与外侧耐磨板间还需留有间隙。我国生产的各型全断面道砟清筛机挖掘机构输砟导槽宽度尺寸基本上最小为550mm，为保证清筛作业的安全，导槽与枕木端面及隧道基础间都必须预留有安全间隙。当线路枕木端面与隧道基础间的间隔大于590mm时，用现有全断面道砟清筛机进行隧道机械清筛是可以进行的。当枕木端面与隧道基础间的间隔小于590mm时，现有的全断面道砟清筛机将在铁路单线隧道内作业受空间限制不能直接进行机械化清筛作业。
目前，国外还无专用铁路单线隧道清筛机械，国内厂家曾在QS450Ⅱ型基础上改制有SQS300型清筛机（该机还不成熟，仅生产了样机），还有个别厂家生产的QS450型全断面道砟清筛机，它们最小挖掘宽度3500mm，可以适应于一小部分铁路单线隧道清筛，但是大部分隧道还是不能机械化清筛。因此目前国内外专属隧道清筛机械尚属于空白。
二、全断面道砟清筛机进行隧道清筛作业研究可行性分析
TB10003-2005《铁路隧道设计规范》中第8条轨道8.0.4-4条规定，轨枕端头至侧沟、电缆槽间的道砟宽度不应小于20cm，靠近道床一侧的侧沟墙身应增设构造钢筋。即隧道设计建造只要轨枕端头至侧沟、电缆槽间的道砟宽度≥20cm就符合标准要求。而现有全断面道砟清筛机挖掘机构输砟导槽宽度尺寸最小为550mm，因此在不改变现有全断面道砟清筛机挖掘方式的情况下，如果隧道按TB10003-2005标准设计的话，我国绝大部分单线隧道是不能使用现有全断面道砟清筛机进行机械清筛。
对全断面道砟清筛机的挖掘机构作业宽度不能满足铁路单线隧道机械清筛宽度要求的清筛机，进行适应性研究提出技术改造方案，我们利用现有的QS400型全断面道砟清筛机进行改造以适应隧道清筛作业。
（一）QS400型全断面道砟清筛机挖掘底梁、导槽的放入方式及连接技术研究
现有的全断面道砟清筛机，在隧道内施工时，因为隧道内空间的限制，不能采用在一般线路上清筛施工模式中的挖掘底梁、导槽放入枕底的方案。需要在有限的作业时间内，在隧道内空间限制的情况下放入挖掘底梁、导槽，并进行快速连接，尽可能减少作业辅助时间。
1.QS400型全断面道砟清筛机挖掘机构、导槽等改造
（1）挖掘扒链更换为小挖掘扒链，对挖掘链进行改进，把原来的5齿改为4齿，使清筛机在不提轨的情况下，挖掘深度控制在300mm范围内。
（2）改造清筛机的提轨装置，使原来的提轨100mm极限值，增加至150mm-250mm，从而适应由于隧道内枕下石碴深度不足的问题。
（3）上升导槽的宽度进行改造适当缩小，下部改为三节法兰方式连接。如下图1。
（4）下降导槽改造
拆除下降导槽拢砟板，并在下降导槽上表面安装橡胶盖板，如图1。 （5）挖掘底梁改造
改造完成2套适应隧道清筛的挖掘底梁，一套适用于Ⅱ型枕，其挖掘宽度可达到3500mm，如图2所示，另一套适用于Ⅲ型枕，挖掘宽度为3600mm。
（6）上升导槽适应小挖掘链改造
为适应使用小挖掘扒链，改造上升导槽，使导槽腔体变窄，并安装窄型拢砟板，如图4所示。
（7）下降导槽改制
在下降导槽上表面增加安装橡胶盖板，如图2。
（8）筛分装置改造
改造主要是在筛箱上缘增加橡胶盖板。
（9）其它改造
由于更改了原主车架上的导槽横移油缸油缸安装座，造成油缸行程缩短，对横移油缸进行更换。
（10）封闭降尘改造
为减少清筛机挖掘、筛分时灰尘的产生，要对挖掘装置导槽上部及振动筛周围进行密封，加装橡胶板以达到封闭降尘。
二、QS400型清筛机挖掘底梁、导槽的放入及连接技术研究
铁路单线隧道清筛时底梁对接分三个步骤进行，第一步放底梁，第二步放导槽，第三步安装连接。可以更改传统的底梁安装方式，从侧面安装改为中间穿插安装，或利用隧道内避车洞等空间进行侧面穿入。各步骤需完成的工作分别见图5～图6。
预先在单线隧道的清筛起始点开挖沟槽，沟槽放底梁的处应为约30°的斜坡，将挖掘底梁从两钢轨之间放入枕下。
利用锁定杆将弯头和导槽之间锁定，利用提升油缸和横移油缸将两导槽放下，使弯头扁方和底梁卡槽对齐。
三、结论
通过以上对QS400型全断面道砟清筛机的技术改造，使之具备适应铁路单线隧道清筛实际应用中进行机械化清筛作业的能力。为各铁路局及铁路运用公司在单线隧道内可以使用改造后的QS400型全断面道砟清筛机进行铁路线路机械化清筛。适应铁路单线隧道内进行机械化清筛后和人工隧道清筛作业相比，在施工组织上可以做到标准化作业，安全生产能够得以保障。从施工的完成进度上远优于人工清筛作业，铁路天窗时间的利用率可以大大提高，隧道内线路机械化清筛的经济性和社会性都会很好的表现，从长远来看具有深远意义。加快铁路单线隧道清筛的施工进度、提高效率、降低铁路单线隧道清筛施工人员的劳动强度，改善隧道内施工作业环境，为开拓发展单线外铁路隧道的机械化清筛施工作业的清筛机生产需求，提高铁路隧道内线路道床的稳定性和运用质量，延长轨枕、道床使用寿命，保证铁路运输生产安全，具有深远影响。
参考文献
[1] 《铁路隧道设计规范》TB10003-2005，中国铁道出版社.
[2] 《QS400-2全断面道砟清筛机使用保养说明书》，版本号3.0.
[2] 《工务作业标准大型清筛机》中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2658.16-1998.
作者简介
郝文远（1971-），男，内蒙古鄂尔多斯市人，民族：汉，职称：助理工程师，学历：大学本科。
[关键词]全断面道砟清筛机；QS400型全断面道砟清筛机；隧道清筛；挖掘机构；
中图分类号：U215.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0335-03
隧道机械化清筛在国内外铁路单线隧道现状的研究分析，进行全断面道砟清筛机技术改造研究解决单线隧道内机械化清筛作业，研究现有的QS400型全断面道砟清筛机进行单线隧道清筛作业的可能性。
一、国内隧道清筛现状
铁路线路单线隧道清筛作业一直是各铁路局清筛的难题，线路道床经过长期使用污染严重。道床污染主要是由于通风不好造成和铁路货车散落的煤粉、尘土长期堆积在隧道道床内，导致铁路隧道内线路道床脏污板结，排水不畅，以致发生道床翻浆冒泥的等病害。目前国内外针对隧道机械化清筛作业还没有专业化的机械设备，所以目前国内大多都一直以人工作业为主。人工清筛，由于施工人数多，施工的时间短，施工环境差，清筛进度慢，清筛由于人工管理问题施工质量差，施工现场安全保障困难。还有人工清筛不彻底、不均匀，如遇到道床板结严重的地段，施工无法开展，进入隧道内人员不能及时展开作业，延长施工作业时间，影响铁路天窗即封锁施工时间段的正常开通。另外由于人工清筛的施工作业人员组成全部为多方征用的农民工，人员复杂，人员素质难以保证，施工组织困难，安全生产方面进行专业化卡控难，存在很大的安全隐患。
国内大多数铁路单线隧道，都是建成时间长，建成当时未考虑机械化清筛的施工作业条件，大多数都不能直接进行机械化清筛作业。铁路隧道界限的限制以及隧道内枕下石碴深度不确定，有可能低于清筛机挖掘链宽度300mm，目前我国昆明中铁集团生产的QS650型清筛机底梁宽1900mm，导槽宽度为550mm。而隧道内枕木头距离挡碴板宽度从200mm至550mm左右， 为此我们做了调研，某公司（暂不表明公司名称）的铁路隧道情况，计算得出现有的清筛宽度4030mm。通过数据表明（表1），捣固深度满足要求，枕木头距挡碴板宽度基本也满足条件，所以适当进行拨道后清筛方案可以实施。
为了充分发挥全断面道砟清筛机的机械清筛作用，为了适应新形势的要求，解决清筛机能够适应铁路单线隧道作业相关一系列问题，进行技术革新，从挖掘方式和挖掘能力上做相应的技术革新，进行枕下不明物探测，针对铁路单线隧道内施工过程中防尘、除尘、照明、通风，发动机尾气净化装置等进行研究，实现在山区铁路单线隧道机械化清筛作业，加快隧道清筛施工进度，提高作业质量，延长轨枕、道床使用寿命，保证铁路运输生产安全。因此，进行铁路隧道机械化清筛作业技术研究十分迫切。
由于全断面道砟清筛机输砟导槽与弯角导槽连接处需要布置导向滚轮，同时导槽内框的内外侧均需铺设耐磨板，挖掘链与外侧耐磨板间还需留有间隙。我国生产的各型全断面道砟清筛机挖掘机构输砟导槽宽度尺寸基本上最小为550mm，为保证清筛作业的安全，导槽与枕木端面及隧道基础间都必须预留有安全间隙。当线路枕木端面与隧道基础间的间隔大于590mm时，用现有全断面道砟清筛机进行隧道机械清筛是可以进行的。当枕木端面与隧道基础间的间隔小于590mm时，现有的全断面道砟清筛机将在铁路单线隧道内作业受空间限制不能直接进行机械化清筛作业。
目前，国外还无专用铁路单线隧道清筛机械，国内厂家曾在QS450Ⅱ型基础上改制有SQS300型清筛机（该机还不成熟，仅生产了样机），还有个别厂家生产的QS450型全断面道砟清筛机，它们最小挖掘宽度3500mm，可以适应于一小部分铁路单线隧道清筛，但是大部分隧道还是不能机械化清筛。因此目前国内外专属隧道清筛机械尚属于空白。
二、全断面道砟清筛机进行隧道清筛作业研究可行性分析
TB10003-2005《铁路隧道设计规范》中第8条轨道8.0.4-4条规定，轨枕端头至侧沟、电缆槽间的道砟宽度不应小于20cm，靠近道床一侧的侧沟墙身应增设构造钢筋。即隧道设计建造只要轨枕端头至侧沟、电缆槽间的道砟宽度≥20cm就符合标准要求。而现有全断面道砟清筛机挖掘机构输砟导槽宽度尺寸最小为550mm，因此在不改变现有全断面道砟清筛机挖掘方式的情况下，如果隧道按TB10003-2005标准设计的话，我国绝大部分单线隧道是不能使用现有全断面道砟清筛机进行机械清筛。
对全断面道砟清筛机的挖掘机构作业宽度不能满足铁路单线隧道机械清筛宽度要求的清筛机，进行适应性研究提出技术改造方案，我们利用现有的QS400型全断面道砟清筛机进行改造以适应隧道清筛作业。
（一）QS400型全断面道砟清筛机挖掘底梁、导槽的放入方式及连接技术研究
现有的全断面道砟清筛机，在隧道内施工时，因为隧道内空间的限制，不能采用在一般线路上清筛施工模式中的挖掘底梁、导槽放入枕底的方案。需要在有限的作业时间内，在隧道内空间限制的情况下放入挖掘底梁、导槽，并进行快速连接，尽可能减少作业辅助时间。
1.QS400型全断面道砟清筛机挖掘机构、导槽等改造
（1）挖掘扒链更换为小挖掘扒链，对挖掘链进行改进，把原来的5齿改为4齿，使清筛机在不提轨的情况下，挖掘深度控制在300mm范围内。
（2）改造清筛机的提轨装置，使原来的提轨100mm极限值，增加至150mm-250mm，从而适应由于隧道内枕下石碴深度不足的问题。
（3）上升导槽的宽度进行改造适当缩小，下部改为三节法兰方式连接。如下图1。
（4）下降导槽改造
拆除下降导槽拢砟板，并在下降导槽上表面安装橡胶盖板，如图1。 （5）挖掘底梁改造
改造完成2套适应隧道清筛的挖掘底梁，一套适用于Ⅱ型枕，其挖掘宽度可达到3500mm，如图2所示，另一套适用于Ⅲ型枕，挖掘宽度为3600mm。
（6）上升导槽适应小挖掘链改造
为适应使用小挖掘扒链，改造上升导槽，使导槽腔体变窄，并安装窄型拢砟板，如图4所示。
（7）下降导槽改制
在下降导槽上表面增加安装橡胶盖板，如图2。
（8）筛分装置改造
改造主要是在筛箱上缘增加橡胶盖板。
（9）其它改造
由于更改了原主车架上的导槽横移油缸油缸安装座，造成油缸行程缩短，对横移油缸进行更换。
（10）封闭降尘改造
为减少清筛机挖掘、筛分时灰尘的产生，要对挖掘装置导槽上部及振动筛周围进行密封，加装橡胶板以达到封闭降尘。
二、QS400型清筛机挖掘底梁、导槽的放入及连接技术研究
铁路单线隧道清筛时底梁对接分三个步骤进行，第一步放底梁，第二步放导槽，第三步安装连接。可以更改传统的底梁安装方式，从侧面安装改为中间穿插安装，或利用隧道内避车洞等空间进行侧面穿入。各步骤需完成的工作分别见图5～图6。
预先在单线隧道的清筛起始点开挖沟槽，沟槽放底梁的处应为约30°的斜坡，将挖掘底梁从两钢轨之间放入枕下。
利用锁定杆将弯头和导槽之间锁定，利用提升油缸和横移油缸将两导槽放下，使弯头扁方和底梁卡槽对齐。
三、结论
通过以上对QS400型全断面道砟清筛机的技术改造，使之具备适应铁路单线隧道清筛实际应用中进行机械化清筛作业的能力。为各铁路局及铁路运用公司在单线隧道内可以使用改造后的QS400型全断面道砟清筛机进行铁路线路机械化清筛。适应铁路单线隧道内进行机械化清筛后和人工隧道清筛作业相比，在施工组织上可以做到标准化作业，安全生产能够得以保障。从施工的完成进度上远优于人工清筛作业，铁路天窗时间的利用率可以大大提高，隧道内线路机械化清筛的经济性和社会性都会很好的表现，从长远来看具有深远意义。加快铁路单线隧道清筛的施工进度、提高效率、降低铁路单线隧道清筛施工人员的劳动强度，改善隧道内施工作业环境，为开拓发展单线外铁路隧道的机械化清筛施工作业的清筛机生产需求，提高铁路隧道内线路道床的稳定性和运用质量，延长轨枕、道床使用寿命，保证铁路运输生产安全，具有深远影响。
参考文献
[1] 《铁路隧道设计规范》TB10003-2005，中国铁道出版社.
[2] 《QS400-2全断面道砟清筛机使用保养说明书》，版本号3.0.
[2] 《工务作业标准大型清筛机》中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2658.16-1998.
作者简介
郝文远（1971-），男，内蒙古鄂尔多斯市人，民族：汉，职称：助理工程师，学历：大学本科。