MỘT SỐ GIẢI PHÁP THI CÔNG CƠ GIỚI ĐƯỜNG SẮT KHÔNG KHE NỐI
ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM
ThS. NGUYỄN HỒNG PHONG
ThS. CHU QUANG CHIẾN
Bộ môn Đường sắt
Khoa Công trình
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu sơ bộ một số giải pháp thi công cơ giới đường sắt của một số
nước tiên tiến, phân tích khả năng áp dụng cho đường sắt Việt Nam và bước đầu xây dựng mô
hình giải pháp thi công đường sắt không khe nối cho đường sắt Việt Nam.
Summary: The paper presents an overview of some mechanical implementing solutions
for continuous welded railways in developed countries; analysis of the possibility of applying
these solutions in Viet Nam; and development of an initial model of such solutions.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ những năm đầu thập kỷ 70 - 80 của thế kỷ trước đến nay ở Việt Nam không xây dựng
mới tuyến đường sắt nào, công nghệ thi công đường sắt khi đó là các công nghệ lạc hậu, chủ
yếu dùng phương pháp thủ công để thi công.
Trong thời gian gần đây trên tuyến đường sắt Thống Nhất ở nước ta đặt đường ray hàn dài
ở khu gian Nông Sơn-Trà Kiệu, đoạn đường sắt Thanh Hoá, đây là đoạn ray hàn dài đầu tiên
của Đường sắt Việt Nam, ở đây ray hàn dài không được đặt liên tục trong phạm vi toàn khu gian
hoặc toàn tuyến. Phương pháp thi công đặt đường ray hàn liền trong dự án này là phương pháp
thi công thủ công của Nhật Bản áp dụng cho thay ray hàn dài trong duy tu bảo dưỡng, lẻ tẻ và
ray cũng chỉ dài không quá 50 m. Sang Việt Nam được áp dụng cho ray hàn dài ≥ 800 m.
CT 1
- Ưu điểm: Trang bị đơn giản gồm một đoàn goòng máy chuyên dùng vận chuyển ray hàn
dài gồm một đầu máy goòng và 15 xe goòng có guốc hãm được điều khiển hãm hơi từ đầu máy
goòng. Trên đầu máy có lắp cần trục nâng, hạ ray. Trên các xe goòng có giá đỡ và thiết bị sàng
ngang ray, 63 giá poóctích cổng, 75 thiết bị lắp, 45 thiết bị tháo cóc pandrol, 4 bộ kẹp đầu ray
cưa ray máy, khoan ray máy... Ngoài ra là các thiết bị mà phương pháp nào cũng cần có như:
nhiệt kế đo nhiệt độ ray, thiết bị đo trở lực chống xê dịch ngang, dọc của TVBT. Phương pháp
này dễ sử dụng không phải huấn luyện thời gian dài.
- Nhược điểm: Thời gian phong toả dài, năng suất thấp, trong 3 - 4 giờ chỉ đặt được tối đa
800 m đường ray hàn liền. Công tác chuẩn bị cho thay ray hàn dài tốn rất nhiều thời gian, sau
khi đã hoàn tất thì việc vận chuyển và thi công lắp đặt ray hàn dài mới được bắt đầu. Phương
pháp này chỉ áp dụng khi ray hàn dài cùng chủng loại với ray đang đặt trên đường cũ.
Hiện tại ở Việt Nam đang nghiên cứu và triển khai rất nhiều dự án xây dựng đường sắt như
tuyến dự án Yên Viên - Phả Lại; Hạ Long - Cái Lân, dự án đường sắt cao tốc Hà Nội - Vinh, TP
Hồ Chí Minh - Nha Trang, dự án tuyến đường sắt phục vụ phát triển công nghiệp nhôm khu vực
Tây Nguyên và Nam trung bộ. Trong các dự án này thì chi phí về thi công kết cấu tầng trên
chiếm tỷ trọng rất lớn trong tổng dự toán, các dây chuyền công nghệ trong nước không đáp ứng
được yêu cầu thực tế.
Trong bối cảnh chung về việc xây dựng đường sắt ở Việt Nam thì việc nghiên cứu công
nghệ thi công cơ giới đường sắt không khe nối là hết sức cần thiết, nghiên cứu có ý nghĩa thực
tiễn rất cao.
II. NỘI DUNG
1. Trình tự và dây chuyền công nghệ của các nước tiên tiến
Trình tự thi công đường không khe nối có thể tổng hợp thành các bước như sau:
(1) Đá được dỡ xuống san bằng theo chiều dày thiết kế lớp đá
(2) Trên lớp đá đáy đặt đường ray nổi.
(3) Chia lớp bổ sung đá, chèn từng lớp, ổn định động lực và chỉnh đường
(4) Hàn nối các ray dài theo chiều dài thiết kế đơn nguyên.
(5) Phát tán ứng suất và khoá ray đơn nguyên, hàn nối với đơn nguyên bên cạnh
(6) Cường hoá các tác nghiệp ổn định đường, chèn đường, làm chắc vai đá và ổn định động
lực.
(7) Sửa điều chỉnh chính xác vị trí hình học đường ray.
Dây chuyền công nghệ của một số nước tiên tiến được chia thành hai nhóm là đặt từng
thanh tà vẹt và đặt cầu ray dài, điển hình nhất là các dây chuyền công nghệ như sau:
a. Phương pháp đặt ray của đường sắt Pháp
(1) Dùng máy đặt ray phổ thông đặt đường tạm thời phía trước đường đã đặt. Chiều dài đặt
đường ray tạm thời không dưới 2000 m, nối ray tạm thời với đường đã đặt. Kết cấu đường tạm
thời là cầu ray đặt nổi dài 18 m gồm ray và tà vẹt hợp thành. Phía trước đường ray tạm thời đặt
đường ray phụ trợ 200 m.
TCT1
(2) Xe vận chuyển ray dài tiến vào đường ray tạm thời, rỡ ray dài tuần tự sang hai bên
đường, nối ray phụ trợ với ray dài vừa rỡ xuống và đặt song song giữa cự ly đường 3310 mm,
chuẩn bị làm đường chạy cho cần trục cổng chạy. Khi xe vận chuyển quay trở về, dỡ xuống
giữa hai tuyến các ray đợi đặt của đường ray thứ hai.
(3) Xe vận chuyển tà vẹt và xe mặt bằng tiến vào phía trước của đường tạm thời. Tháo lập
lách liên kết giữa đường ray tạm thời và đường đã đặt. Dùng cần trục PTH500 cẩu cầu ray 18 m
trên đường tạm thời, đưa lên xe mặt bằng ở phía trước, tạo khoảng trống đặt tà vẹt và ray dài.
(4) Khi cần cẩu cổng PTH500 quay trở về, cẩu 60 thanh tà vẹt từ xe vận chuyển tà vẹt bê
tông từ phía trước chở tới, đưa vào khoảng trống chia làm hai lần, đặt tà vẹt vào vị trí theo
khoảng cách đã thiết kế.
(5) Dùng máy gắp ray MRT bẩy ray dài vào bệ đỡ của tà vẹt.
(6) Dùng máy định vị tà vẹt PRD9 chỉnh chính xác vị trí tà vẹt và bắt các phụ kiện hình
thành đường ray ray dài nổi.
(7) Dùng phương pháp hàn nhiệt nhôm hàn ray dài với ray dài đã đặt trước, tạo thành
đường ray dài mới đặt.
(8) Đoàn tàu chở đá thế vào đường ray dài nổi dỡ đá, tiến hành chèn từng lớp, phối đá,
chỉnh hình, ổn định động lực, để đường ray mới đặt ổn định.
(9) Phát tán ứng suất, khoá chính xác nhiệt độ khoá ray.
Cứ theo tuần tự như vậy kéo dài ray về phía trước, trình tự thi công xem hình 1.
Chiều dài hàn ray dài của Tây Ban Nha và Pháp lần lượt là 396 m và 288 m.
m¸y chÌn ®uêng
Th¸o dì vμ l¾p ®Æt ray hμn liÒn
cwr
TLR2000
Xe vËn chuyÓn ray dμi
Hμn nhiÖt nh«m
®Çu nèi
§iÒu chØnh cù ly TV
xiÕt c¸c cÊu kiÖn nèi gi÷
§ua ray dμi vμo bÖ ®ì
cña tμ vÑt
§Æt tμ vÑt
MPR
M¸y l¾p ray
xe æn ®Þnh
®éng lùc
ph¸t t¸n øng suÊt
®uêng ray
m¸y lμm ®¸
PTH500
cÇn cÈu cæng
PRD9
M¸y ®Þnh vÞ tμ vÑt
VËn chuyÓn cÇu ray
®Æt ray phô trî
Xe vËn chuyÓn ray dμi
dì vμ ®Æt ray dμi
TLR2000
VËn chuyÓn ®¸
d¨m ®Õn vÞ trÝ
Th¸o dì vμ l¾p ®Æt tμ vÑt
m¸y th¸o dì vμ l¾p ®Æt
kgt
§Æt ®uêng sè II
VËn chuyÓn tμ vÑt bª t«ng
CT 1
Hình 1. Thứ tự đặt đường TGV của Pháp
b. Phương pháp đặt ray của đường sắt Áo
(1) Dùng các máy SVM1000S, xe chở tà vẹt, xe chở ray dài lập thành đoàn tàu công trình
đường ray ray dài (hình 2).
Đoàn tàu công trình này khi tác nghiệp thì không cần giải thể, các máy móc cùng xếp trên
cùng một toa có thể hoàn thành các tác nghiệp đặt tà vẹt, đặt ray, xiết chặt các phụ kiện...
(2) Phía trước của xe tác nghiệp SVM 1000S có cơ cấu đỡ chạy kiểu xích, chạy trên đệm
đường, giữa có máy đỡ chạy phía trên và giá chuyển hướng phía sau của SVM 1000S là cơ cấu
đặt tà vẹt và cơ cấu bẩy ray.
(3) Trước khi rỡ ray, trên đệm đường cứ 10 m đặt con lăn dẫn hướng cho ray. Ray dàn xếp
trên xe do cơ cấu đẩy, đẩy đến phần đầu máy SVM100S rồi do máy kéo kéo về phía trước, rỡ
các con lăn ở hai phía cự ly ray hai phía là 3000 mm.
(4) Cần cẩu Long Môn chạy trên đội xe tác nghiệp SVM1000S, cẩu tà vẹt ở trên xe vận
chuyển tà vẹt đưa về bệ tà vẹt ở phía trước SVM1000S, sau đó máy đặt chính xác từng thanh
một tới vị trí đặt.
(5) Kìm cặp ray và tới chuyền động thuỷ lực đặt trên xe SVM1000S chuyển bẩy ray vào bệ
đỡ của tà vẹt, tiếp dó máy siết phụ tùng đặt trên xe, lắp xiết các phụ kiện, giá chuyển hướng phía
sau của SVM1000S chạy trên ray dài vừa mới bẩy vào. Xe vận chuyển tà vẹt, xe vận chuyển ray
dài đều chạy trên đường ray ray dài. Hiệu suất tác nghiệp bình quân của SVM1000S là 350 m/h,
tổng trọng lực kéo là 900 tấn. Tính năng công tác của SVM1000S chắc chắn nhưng giá lại
tương đối cao.
lμm nÒn ®¸ ba l¸t
R¶i ®¸ ba l¸t
mμi ray
trø¬c khi hμn
mμi ®Çu ray
vμ ®Õ ray
VÆN CHÆT PHô KIÖN
Dì, TH¸O PHô KIÖN
m¸Y KÐO apt 500 a HOÆC
APT 100 S
M¸Y HμN 2 CHØ RAY
Vμ C¾T BA VIA
HμN §O¹N DμI 432M
MμI §ÇU Vμ §Õ RAY
N¢NG DËT CHÌN §¦êNG M¸Y æN §ÞNH §éNG LùC
Dì Vμ §åNG THêI L¾P §ÆT PHô KIÖN
T¸C NGHIÖP CHÌN LÇN 3
n¢NG, GIËT, CHÌN
LμM §¸ æN §ÞNH §éNG LùC
M¸Y KIÓM TRA §IÖN Tö
kiÓm tra c¸c th«ng sè h×nh häc tuyÕn ®õ¬ng
xe vËn chuyÓn ray xe vËn chuyÓn ®¸
t¸c nghiÖp chÌn ®¸ lÇn i vμ lÇn ii
ssp 203 hoÆc ssp 403
08 - 32 DGS 62 N
m¸y ®Èy Ðp ®uêng ray xe vËn chuyÓn ray
xe vËn chuyÓn tμ vÑt
dïng m¸y Ðp ray ®Ó ®Èy ray dμi 108m ë
trªn con l¨n cña m¸y
Xe vËn chuyÓn ®¸ m¸y kÐo
X¶ ®¸ kÐo ray lóc b¾t ®Çu t¸c nghiÖp ®Æt tμ vÑt kÐo ray (kÑp vμo lËp l¸ch)
hø¬ng t¸c nghiÖp svm 1000s
gi¸ long m«n xe vËn chuyÓn tμ vÑt
Hình 2. Thứ tự đặt đường của đường sắt Áo
c. Phương pháp đặt cầu ray dài của Đức
hø¬ng t¸c nghiÖp cÇu ray dμi 180m
c«ng trõ¬ng t¹m thêi ®Ó
l¾p ®Æt cÇu ray
m¸y vËn chuyÓn lem m¸y kÐo 1
líp ®¸ ba l¸t dø¬i ®¸y tμ vÑt ®õ¬ng ray ®· ®Æt
2
3
®õêng ray phô
4
5
®ua m¸y vËn chuyÓn ray ra
6
®ua m¸y vËn chuyÓn ray ra
kÐo vÒ phÝa trø¬c ray phô
pem-lem vÒ ®Þa ®iÓm l¾p ®Æt cÇu ray
m¸y n©ng ®õ¬ng pem
TCT1
Hình 3. Thứ tự tác nghiệp đặt đường ICE của Đức
(1) Lợi dụng đường đã đặt làm địa điểm lắp ráp tạm thời của cầu ray dài, một bên đường để
ray dài đã hàn với số lượng nhất định, ray dài 180 m. Địa điểm lắp ráp gần với địa điểm sẽ đặt
đường.
(2) Dọc hai bên đường, đặt đường đi lại cho cần cẩu kiểu PTH500, chiều dài đường này
bằng tổng chiều dài cầu ray lắp ráp và chiều dài xe chở tà vẹt.
(3) Dùng cần cẩu PTH cẩu tà vẹt từ xe chở đến vị trí cần lắp ráp, đặt trên đường theo cự ly
tà vẹt đã thiết kế.
(4) Dùng 18 chiếc cần trục nhỏ PEM cẩu ray dài dài 180m đặt lên bệ đỡ tà vẹt, xiết phụ
kiện là thành cầu ray dài.
(5) Hai đầu cầu ray dài, bố trí ray dẫn dốc, dùng xe kéo, kéo xe vận chuyển nhỏ kiểu
LEM460 và xe nâng tự động nhỏ kiểu PEM807, mỗi loại 18 chiếc, xe con LEM vượt qua cầu
ray dài, dừng ở cuối đoạn đường, PEM dừng trên cầu ray dài.
(6) Tháo liên kết của ray dẫn dốc nghiêng, đồng thời tháo liên kết của LEM và PEM.
CT 1
(7) Sau khi các xe nâng nhỏ PEM 807 lần lượt đứng ở vị trí của mình, hạ chân chống chống
lên tầng lớp đệm đường, cẩu cầu ray dài lên.
(8) LEM tiến vào đường phía dưới cầu ray vừa được cẩu lên, PEM đặt cầu ray dài được cẩu
đặt lên xe nhỏ LEM, sau khi có chân chống, PEM cùng lên xe kéo LEM.
(9) Đặt đường ray tạm thời với đường đã đặt và liên kết với đường đã đặt.
(10) LEM chạy vào đường ray tạm thời, PEM thả chân chống, chống lên đệm đường lại
cẩu cầu ray dài lên.
(11) LEM lui về phía đường đã đặt, đường ray tạm thời kéo về vị trí của đường đợi đặt,
chừa không gian cho cầu ray dài hạ xuống.
(12) PEM hạ cầu ray được cẩu xuống đúng vị trí. Việc đặt cầu ray dài kết thúc.
Các bước trình tự được thể hiện trong hình 3.
d. Phương pháp thay ray quay vòng cầu ray ngắn của Trung Quốc
(1) Tại cơ sở lắp ráp cầu ray, lắp cầu ray dài 25 m.
(2) Vận chuyển cầu ray xuống công trường, dùng máy đặt ray (như máy Platốp, cẩu
poóctích của Áo) lần lượt hạ các cầu ray lên đệm đường và dùng bộ phận liên kết tạm thời để
liên kết các đầu nối lại.
(3) Dùng đoàn tàu chở ray dài đã hàn lại vận chuyển đến công trường, đoàn tàu chạy lùi
vào đường ray nổi dỡ ray dài xuống hai bên cầu ray.
(4) Dùng máy gắp ray MPR-M (hình 4) tháo các thanh ray thông thường để vào trong lòng
đường, gắp hai thanh ray dài ở hai bên đặt vào vị trí của nó trên tà vẹt và liên kết thành đường
ray
(5) Dùng xe thu hồi ray để thu hồi ray quay vòng, trở đến cơ sở rỡ xuống, lắp ráp thành cầu
ray đặt vòng sau.