無(wú)縫道岔鋪設(shè)與應(yīng)力放散施工技術(shù)研究

李福財(cái)

摘要：文章以馬來(lái)西亞沙巴鐵路更新改造項(xiàng)目為范例，結(jié)合馬來(lái)西亞沙巴鐵路的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)無(wú)縫道岔鋪設(shè)和應(yīng)力放散的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和研究，提出了在馬來(lái)西亞沙巴鐵路無(wú)縫道岔鋪設(shè)和應(yīng)力放散過(guò)程中的一些關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫道岔；鋪設(shè)；應(yīng)力放散；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：U213.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-8136(2009)35-0040-03

1工程概況

沙巴鐵路是一條米軌鐵路，位于馬來(lái)西亞沙巴州境內(nèi)，也是沙巴州唯一的一條鐵路，全長(zhǎng)約140km，起于沙巴州哥那京那巴魯市(Kota Kinahalu)，止于丹南(Tenon)小鎮(zhèn)。隨著城市人口的聚集和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公眾對(duì)交通線的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，長(zhǎng)年失修的既有沙巴鐵路已不能滿足安全運(yùn)營(yíng)要求，因此馬來(lái)西亞政府計(jì)劃在既有鐵路用地范圍內(nèi)對(duì)既有鐵路進(jìn)行更新改造。

既有的沙巴鐵路正線數(shù)目為單線，軌距為1000mm，線路鋪設(shè)有長(zhǎng)度9144mm的BS60短鋼軌，軌枕為木枕。更新改造后的鋼軌類型為BS80A新鋼軌，并在半徑不小于250m地段一次性鋪設(shè)無(wú)縫線路，軌枕除個(gè)別小半徑曲線低端仍采用木枕外其余均為混凝土枕，扣件采用防盜型彈條扣件，正線道岔采用木岔枕15號(hào)單開(kāi)道岔，站線采用9號(hào)單開(kāi)道岔，道岔內(nèi)的接頭要求全部焊接，道床采用厚度為25cm的單層碎石道床，邊坡為1：1.5。項(xiàng)目的主要工程數(shù)量有鋪軌80.2km，鋪設(shè)無(wú)縫道岔18組，鋪碴12萬(wàn)m³。

更新改造后的線路設(shè)計(jì)軸重為20t，線路最大縱坡10‰，客車開(kāi)通運(yùn)行最大速度達(dá)到120km／h，可以很好地滿足公眾出行的要求。

2馬來(lái)西亞沙巴鐵路無(wú)縫道岔概況

2.1主要結(jié)構(gòu)尺寸

根據(jù)馬來(lái)西亞沙巴鐵路的政府需求規(guī)定以及中鐵寶橋股份有限公司關(guān)于馬來(lái)西亞沙巴鐵路無(wú)縫單開(kāi)道岔的設(shè)計(jì)說(shuō)明，在馬來(lái)西亞沙巴鐵路更新改造工程的正線以及第一環(huán)線上計(jì)劃鋪設(shè)中鐵寶橋股份有限公司設(shè)計(jì)的BS80A15號(hào)無(wú)縫單開(kāi)道岔，設(shè)計(jì)圖號(hào)：MCZ06003，其中，道岔全長(zhǎng)L=32455mm，前長(zhǎng)a=13712mm，道岔后長(zhǎng)b=18743mm，尖軌長(zhǎng)度為11662mm，轍叉角為6°20′25″。其他環(huán)線采用中鐵寶橋股份有限公司設(shè)計(jì)的BS80A9號(hào)無(wú)縫單開(kāi)道岔，設(shè)計(jì)圖號(hào)：MCZ06002，其中道岔全長(zhǎng)L=20460mm，前長(zhǎng)a=8479mm，道岔后長(zhǎng)b=11981mm，尖軌長(zhǎng)度為6429mm，轍叉角為3°48′51″。

道岔的主要部位及其總體平面布置見(jiàn)圖1道岔的總體布置圖所示。

2.2馬來(lái)西亞沙巴鐵路無(wú)縫道岔的特點(diǎn)分析

2.2.1國(guó)內(nèi)沒(méi)有成熟的施工經(jīng)驗(yàn)

馬來(lái)西亞沙巴鐵路所采用的無(wú)縫道岔是米軌道岔，而米軌鐵路及米軌道岔在中國(guó)極少使用。特別是對(duì)于這種米軌無(wú)縫道岔的鋪設(shè)與應(yīng)力放散，所以很難找到成熟的可供參考的施工經(jīng)驗(yàn)。

2.2.2允許通過(guò)的速度提高

由于取消了道岔內(nèi)各單元軌間鋼軌接頭，增加了道岔內(nèi)鋼軌的整體平順性，道岔允許通過(guò)的速度可以大大提高，特別是直向通過(guò)速度。政府需求規(guī)定道岔的直向設(shè)計(jì)通過(guò)速度為120km／h，道岔的側(cè)向設(shè)計(jì)通過(guò)速度為30km／h。

2.2.3消滅了接頭軌縫

為實(shí)現(xiàn)跨區(qū)間無(wú)縫線路，無(wú)縫道岔內(nèi)除固定轍叉前后采用凍結(jié)接頭外，其余各單元軌間通過(guò)焊接聯(lián)結(jié)為無(wú)縫道岔，消滅了接頭軌縫，杜絕了道岔內(nèi)部接頭病害的發(fā)生。

2.2.4岔枕間距統(tǒng)一為600mm

為了便于在道岔以及岔區(qū)線路上使用大型機(jī)械化養(yǎng)路沒(méi)備進(jìn)行機(jī)械化養(yǎng)護(hù)和維修，無(wú)縫道岔在設(shè)計(jì)時(shí)岔枕間距改為統(tǒng)一的600mm。同時(shí)為了滿足統(tǒng)一岔枕間距的要求，取消了岔后長(zhǎng)岔枕的旋轉(zhuǎn)角度，改為岔后長(zhǎng)岔枕在直股方向全部垂直于線路中心線。

2.2.5改進(jìn)轉(zhuǎn)折器部分設(shè)計(jì)

無(wú)縫道岔內(nèi)轉(zhuǎn)折器采用彈性可彎式尖軌，尖軌尖端為藏尖式，跟端采用限位器結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了確保正線道岔尖軌的密貼性，在道岔尖軌地段設(shè)置兩個(gè)牽引點(diǎn)，以滿足電務(wù)系統(tǒng)安裝設(shè)備的要求。

3無(wú)縫遒岔鋪設(shè)施工技術(shù)

3.1道岔現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)施工方案

為了確保道岔范圍內(nèi)的道床搗周密實(shí)，增加道床的整體穩(wěn)定性，馬來(lái)西亞沙巴鐵路更新改造工程的無(wú)縫道岔施工采用預(yù)鋪岔枕、線路養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)、換鋪岔軌方案。施工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，在道岔鋪設(shè)位置的設(shè)置岔位控制樁，鋪設(shè)底碴并攤平碾壓，在底碴頂面用臨時(shí)鐵墊板、臨時(shí)鋼軌組裝臨時(shí)軌排，以臨時(shí)軌排的形式將岔枕預(yù)鋪在道岔位置的線路上，搗固道床，待道床密實(shí)后，再換鋪道岔岔軌等。

其施工工藝流程見(jiàn)圖2無(wú)縫道岔鋪設(shè)工藝流程圖

3.2施工要點(diǎn)

3.2.1施工準(zhǔn)備

施工前，依照設(shè)計(jì)圖將道岔材料詳細(xì)地進(jìn)行一次檢查、核對(duì)與整理工作。按轉(zhuǎn)轍器、轍叉及護(hù)軌，連接部分及岔枕分別仔細(xì)清點(diǎn)材料數(shù)量和檢查規(guī)格質(zhì)量。對(duì)鋼軌、岔枕要逐根丈量注明尺寸，特別注意基本軌及轍后墊板的規(guī)格是否與道岔的開(kāi)向相符。檢查所鋪的道岔與線路鋼軌類型是否相同，同時(shí)檢查引軌、異型軌及墊板是否配套。清點(diǎn)后的零配件分類擺放整齊。如有缺少、損壞、尺寸及類型不符者，將進(jìn)行補(bǔ)充、修理及更換。

鋪設(shè)前，首先平整場(chǎng)地，進(jìn)行道岔測(cè)量定位，并在場(chǎng)地內(nèi)釘立各單開(kāi)道岔的岔頭、岔心、岔尾等控制樁，同時(shí)對(duì)岔頭和岔尾控制樁用混凝土進(jìn)行保護(hù)，便于道岔鋪設(shè)施工時(shí)控制道岔位置。按設(shè)計(jì)道床寬度和坡度預(yù)鋪底碴，采用自卸汽車運(yùn)輸，推土機(jī)平整，人工配合底碴整平，壓路機(jī)碾壓密實(shí)。

3.2.2岔枕預(yù)鋪及線路養(yǎng)護(hù)

將準(zhǔn)備好的劃有岔枕間隔尺寸標(biāo)記的細(xì)鐵線纏在木樁上，兩端對(duì)準(zhǔn)更換道岔的起終點(diǎn)，釘在地面上拉緊。按照這根鐵線的方向、問(wèn)隔尺寸，并根據(jù)岔枕長(zhǎng)度的順序，擺齊、擺正岔枕。擺齊、方正岔枕后，采用臨時(shí)鐵墊板、鋼軌與岔枕一起組裝成臨時(shí)軌排，以臨時(shí)軌排的形式將岔枕預(yù)鋪在道岔位置的線路上。然后分層搗固道床，撥正線路，使岔枕以下的道床密實(shí)，并確保岔枕位置整齊、方正。

3.2.3岔軌換鋪

在岔枕下線路搗同密實(shí)，達(dá)到穩(wěn)定后，即可以拆除臨時(shí)鐵墊板、鋼軌，換鋪道岔岔軌。檢查各部分間隔尺寸、尖軌密貼情況，補(bǔ)全全部道釘，上緊各部螺栓，同時(shí)做好道岔前后的臨時(shí)線路連接，使軌道連接方向順直。道岔鋪設(shè)后，當(dāng)連接線沒(méi)有鋪設(shè)前，轍叉后加鋪一節(jié)臨時(shí)鋼軌。

4無(wú)縫道岔應(yīng)力放散施工技術(shù)

4.1單組道岔為應(yīng)力放散單元

道岔應(yīng)力放散時(shí)將單組道岔作為一個(gè)應(yīng)力放散單元進(jìn)行應(yīng)力放散。主要原因是考慮到限位器位移、道岔尖軌的位置控制等因素。將一組道岔作為應(yīng)力放散單元，可以防止限位器位移太大，易于道岔尖軌的位置控制。特別是在站內(nèi)道岔較為集中的岔區(qū)位置，以單組道岔作為一個(gè)應(yīng)力放散單元進(jìn)行應(yīng)力放散，可以避免多組道岔一起進(jìn)行放散應(yīng)力，從而造成限位器位移太大。以

及道岔尖軌的位置很難控制的現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.2轍叉位置保持不變

道岔應(yīng)力放散時(shí)保持轍叉位置不變。一方面因?yàn)榈啦淼霓H叉部分一般不會(huì)跑道，因此沒(méi)有必要對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力放散或移動(dòng)，另一方面考慮到道岔的轍叉部分在制造方面的特點(diǎn)，移動(dòng)和位置調(diào)整均比較困難，它的位置變動(dòng)很可能會(huì)引起查照間隔、護(hù)背距離等一系列尺寸的改變，不利于道岔的鋪設(shè)，因此將道岔的轍叉部分作為應(yīng)力放散的零點(diǎn)。

4.3徹底放散直、曲基本軌

考慮到在跨區(qū)間地縫線路中無(wú)縫道岔的受力特性，無(wú)縫道岔可能會(huì)受到相當(dāng)于1.33倍的區(qū)間溫度應(yīng)力，因此道岔應(yīng)力放散時(shí)對(duì)道岔的直基本軌、曲基本軌進(jìn)行徹底放散。對(duì)于與尖軌相鄰的基本軌首先卸除鐵墊板上的錨固螺栓等配件，使鐵墊板與道岔鋼軌同時(shí)位移。應(yīng)力放散完成后，采用小錘輕打鐵墊板使其返回原來(lái)位置。同時(shí)在施工中保證岔枕位置穩(wěn)定，避免重新方正岔枕。

4.4兩層塑料墊板疊加替代滾筒放散應(yīng)力

施工現(xiàn)場(chǎng)一般采用在軌下放置一定數(shù)量的滾筒、配合專用的拉軌器、撞軌器等設(shè)備來(lái)徹底放散長(zhǎng)鋼軌的應(yīng)力。道岔范圍內(nèi)的應(yīng)力放散中，由于道岔內(nèi)部的連接鋼軌橫向布置較多，空間位置緊張，因此在對(duì)道岔實(shí)施應(yīng)力放散時(shí)，采用在軌下放置一定數(shù)量的滾筒較難實(shí)施。

經(jīng)過(guò)對(duì)滾筒的功能分析，找到了下述3種替代方案。即在軌下放置一定數(shù)量的30mm的鋼管、兩層四氟板或兩層塑料墊板來(lái)代替滾筒，在降低整體高度的同時(shí)也便于設(shè)備的撤出?？紤]到本項(xiàng)目道岔鋼軌與岔枕之間設(shè)計(jì)有塑料墊板，在經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析研究后，采用一定數(shù)量的兩層塑料墊板疊加一起代替滾筒放置在軌下，進(jìn)行放散應(yīng)力。

4.5無(wú)縫道岔鎖定溫度與區(qū)間保持一致

由于在跨區(qū)間無(wú)縫線路中單組無(wú)縫道岔作為一個(gè)應(yīng)力放散單元進(jìn)行應(yīng)力放散，因此整組道岔內(nèi)的鎖定溫度確保在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)的同一溫度下。為了確保在同一溫度下鎖定。在現(xiàn)場(chǎng)可以采用對(duì)扣件先隔幾緊一隨后補(bǔ)齊的方法進(jìn)行鎖定。

同時(shí)。為了避免溫度應(yīng)力在道岔位置出現(xiàn)集中，確保無(wú)縫道岔鎖定溫度與區(qū)間一致，無(wú)縫道岔鎖定溫度與前后單元軌節(jié)鎖定軌溫之差控制在2℃之內(nèi)。

5結(jié)束語(yǔ)

為了配合業(yè)主分段開(kāi)通的要求，馬來(lái)西亞沙巴鐵路第一段約20km的軌道線路首先于2007年11月順利貫通，包括對(duì)其中2個(gè)車站內(nèi)的10組無(wú)縫道岔進(jìn)行鋪設(shè)。

馬來(lái)西亞沙巴鐵路跨區(qū)間無(wú)縫線路以及無(wú)縫道岔的成功鋪設(shè)，為我們積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也為整個(gè)項(xiàng)目的順利完工奠定了基礎(chǔ)，為企業(yè)獲得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。一方面通過(guò)對(duì)無(wú)縫道岔鋪設(shè)技術(shù)的研究，采用換鋪岔軌的辦法解決了道床搗固不密實(shí)的難題，另一方面通過(guò)對(duì)無(wú)縫道岔應(yīng)力放散技術(shù)的研究，以單組道岔為放散單元，采用塑料墊板代替滾筒進(jìn)行應(yīng)力救散，在節(jié)約施工成本的同時(shí)也徹底放散了道岔內(nèi)部應(yīng)力，使無(wú)縫道岔更加穩(wěn)定。

馬來(lái)西亞沙巴鐵路是一條米軌鐵路，這些具體做法不一定完全適用于其他項(xiàng)目。但是它的成功實(shí)施可能會(huì)對(duì)類似的施工項(xiàng)目提供參考和借鑒。