既有線換鋪無(wú)縫線路的過(guò)程分析與探討

陳 磊 上海鐵路局上海工務(wù)大修段

在普通線路上，鋼軌接頭是鐵路軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一。列車通過(guò)接縫時(shí)發(fā)生的沖擊和振動(dòng)，會(huì)影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，并對(duì)道床及線路穩(wěn)定性有一定的破壞，增加了維修的難度。隨著列車軸重、行車速度和密度的不斷增長(zhǎng)，上述缺點(diǎn)更加突出，已不能適應(yīng)現(xiàn)代高速重載運(yùn)輸?shù)男枰?。而消除了接頭的無(wú)縫線路，則有效地解決了上述由于接頭的存在而產(chǎn)生的缺點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用，也是現(xiàn)代鐵路發(fā)展的方向。

目前我國(guó)正在對(duì)一些線路進(jìn)行大規(guī)模改造，許多地方已經(jīng)開始換鋪無(wú)縫線路。現(xiàn)對(duì)既有線換鋪無(wú)縫線路方法、過(guò)程及技術(shù)要點(diǎn)做了簡(jiǎn)要分析。

1 線路大修時(shí)無(wú)縫線路的鋪設(shè)

1.1 鋪設(shè)前的準(zhǔn)備

(1)利用長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸列車將在焊軌廠焊好的250m或500m長(zhǎng)軌卸至需要換軌處。

(2)換軌前一天先要完成待換單元長(zhǎng)鋼軌焊接工作，并將焊接好的長(zhǎng)軌條立放于軌枕頭上，撥順撥直，距運(yùn)營(yíng)鋼軌外不得小于300mm，不得侵入限界。

(3)拆除既有線上的防爬器、軌距桿，以及其他妨礙換軌施工的軸溫檢測(cè)儀等軌道設(shè)備。

(4)慢行時(shí)采取隔一卸二的方法（小半徑曲線處隔二卸一）卸除部分扣件，同時(shí)利用撞軌器將待換前龍門鋼軌與基本軌預(yù)留好焊縫搭口后的待鋸處對(duì)齊，等待封鎖命令。

1.2 鋪設(shè)過(guò)程

(1)封鎖命令下達(dá)后，拆卸剩余扣件，當(dāng)剩余扣件全部卸完后方可將基本軌鋸開。

(2)利用軌道車牽引換軌小車，將新舊軌依次穿入換軌車新舊軌龍口，新舊軌完全穿入后換軌車以<5km/h的速度勻速前行。

(3)換軌車將新軌落槽后，為防止預(yù)留的搭口發(fā)生變化，在焊軌地點(diǎn)15m以外連擰10根扣件，然后將對(duì)軌器架好，再打磨、除銹、精銼、精確對(duì)軌、加熱備焊。

(4)曲線地段需要撞軌器、拉伸器配合換軌車走車。曲線外側(cè)鋼軌往前拉或撞．內(nèi)側(cè)鋼軌往后撞，以利換軌車走行。

(5)新軌終端換鋪落地后，立即進(jìn)行軌溫測(cè)量，然后開始準(zhǔn)備應(yīng)力放散。

1.3 應(yīng)力放散

1.3.1 鎖定軌溫計(jì)算

應(yīng)力放散之前應(yīng)首先根據(jù)設(shè)計(jì)的鎖定軌溫計(jì)算放散量ΔL：

ΔL=αL(T2-T1)

式中：

ΔL-鋼軌因溫度升高或降低引起的縱向絕對(duì)伸長(zhǎng)量(m)；

α-鋼軌的線性膨脹系數(shù)，α=0.0000118（1/℃）；

L-鋼軌的原長(zhǎng)，即軌溫為T1℃時(shí)對(duì)應(yīng)的鋼軌長(zhǎng)度；

T1-對(duì)應(yīng)鋼軌為L(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)的軌溫（℃）；T2-第2狀態(tài)鋼軌的軌溫（TMAX）

1.3.2 放散作業(yè)過(guò)程

(1)首先使鋼軌處于自由伸縮狀態(tài)，其作業(yè)程序符合工藝，每隔100m設(shè)置一個(gè)應(yīng)力放散位移觀測(cè)點(diǎn)，并在各觀測(cè)點(diǎn)上作出拉伸位移的零點(diǎn)標(biāo)記。

(2)測(cè)量長(zhǎng)軌尾端與下一個(gè)單元軌節(jié)端之間的距離，扣除應(yīng)留的軌縫寬度后，與計(jì)算的拉伸量對(duì)比，最終確定鋸軌量，并按鋸軌的操作程序鋸軌，軌端不垂直度小于0.8mm。

Lj=ΔL-Lz+Lf

式中：Lj-鋸軌量；

Lz-長(zhǎng)軌處于自由狀態(tài)時(shí)，長(zhǎng)軌尾端與下一個(gè)單元軌節(jié)端之距離；

Lf-預(yù)留軌逢量。

(3)安裝拉軌器，利用拉軌器與撞軌器的共同作用，拉伸鋼軌，同時(shí)觀測(cè)各觀測(cè)點(diǎn)拉伸位移的變化情況。拉伸量達(dá)到預(yù)定長(zhǎng)度后，通知各觀測(cè)點(diǎn)做出記號(hào)。此時(shí)撞軌器仍然繼續(xù)作業(yè)，當(dāng)各觀測(cè)點(diǎn)在所做記號(hào)處出現(xiàn)反彈量 (應(yīng)力放射已均勻)，停止撞軌，拉軌器保壓，在鎖定作業(yè)完成之前不得因拉軌器的失壓而使軌端出現(xiàn)位移。

(4)撤除撞軌器并對(duì)線路進(jìn)行鎖定。

(5)撤除拉伸器，復(fù)核長(zhǎng)軌實(shí)際拉伸長(zhǎng)度，換算出對(duì)應(yīng)的實(shí)際鎖定軌溫值，該值若在計(jì)劃鎖定軌溫范圍內(nèi)，則確認(rèn)為實(shí)際鎖定軌溫，否則鎖定工作要重新返工。

1.4 施工質(zhì)量過(guò)程控制標(biāo)準(zhǔn)

(1)位移觀測(cè)樁應(yīng)設(shè)置齊全、牢固可靠，易于觀測(cè)和不易破壞。

(2)無(wú)縫線路實(shí)際鎖定軌溫應(yīng)控制在施工圖鎖定軌溫范圍內(nèi)。

(3)無(wú)縫線路鎖定時(shí)必須準(zhǔn)確確定并記錄鎖定軌溫。相鄰單元軌節(jié)鎖定軌溫之差不應(yīng)大于5℃，左右股鎖定軌溫之差不應(yīng)大于3℃，同一區(qū)間內(nèi)的單元軌節(jié)最高與最低鎖定軌溫之差不應(yīng)大于1O℃。

(4)單元軌節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)滿足施工進(jìn)度和鋪設(shè)時(shí)應(yīng)力放散最佳效果的要求，以1000m～2000m為宜，最短不得小于200m。

(5)膠墊應(yīng)放正無(wú)缺損，扣件安裝齊全，扣壓力符合施工圖要求。

2 對(duì)應(yīng)力放散的技術(shù)性分析

無(wú)縫線路的應(yīng)力放散和調(diào)整，是線路大修工作的一項(xiàng)重要作業(yè)。

2.1 放散的基本要求

無(wú)縫線路的應(yīng)力放散，必須做到勻、準(zhǔn)、夠。勻、準(zhǔn)、夠的要求與拉伸的要求一致。即，勻：零應(yīng)力軌溫沿縱向鋼軌要均勻一致。夠：計(jì)劃放散量(計(jì)劃放散長(zhǎng)度)必須放夠。準(zhǔn)：放散后重新設(shè)定的零應(yīng)力軌溫必須準(zhǔn)確可靠。重新設(shè)定鎖定軌溫后，任何一點(diǎn)的實(shí)際零應(yīng)力軌溫值，都應(yīng)落在設(shè)計(jì)允許鎖定軌溫范圍內(nèi)。

2.2 放散方法的確定

無(wú)縫線路的應(yīng)力放散，通常有兩種方法，一種是溫度控制法，一種是長(zhǎng)度控制法，實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及天氣情況采取合適的方法。

2.2.1 軌條內(nèi)零溫度應(yīng)力的確定

軌條內(nèi)鋼軌溫度應(yīng)力為零是保證放散后軌條軌溫能否滿足設(shè)計(jì)鎖定軌溫的前提條件。所以在放散開始時(shí)，首先要先使被放散的軌條，處于當(dāng)時(shí)軌溫條件下的零應(yīng)力狀態(tài)下。具體方法為：打開軌條，支墊滾筒，均勻分布撞軌器。利用撞軌器向鋼軌溫度應(yīng)力產(chǎn)生軌條伸或縮的方向撞軌(軌條收縮時(shí)，向收縮方向撞軌，軌條伸出時(shí)，向伸出方向撞軌)，使軌條在當(dāng)時(shí)的軌溫條件下，不再進(jìn)行伸或縮，此時(shí)的軌條內(nèi)的溫度應(yīng)力就視為在當(dāng)時(shí)軌溫條件下的零應(yīng)力。

2.2.2 溫度控制法

溫度控制法是在合適的軌溫范圍內(nèi)，使鋼軌自由伸縮充分放散鋼軌應(yīng)力，而后合攏鎖定。鎖定后重新設(shè)置防爬觀測(cè)標(biāo)記。如有標(biāo)記，應(yīng)重新測(cè)量并記錄初始讀數(shù)。采用溫度控制法放散應(yīng)力，要采用支墊滾筒與撞軌相結(jié)合的作業(yè)方法。選擇合適的設(shè)計(jì)鎖定軌溫時(shí)段，要點(diǎn)封鎖施工。

2.2.3 長(zhǎng)度控制法

長(zhǎng)度控制法是根據(jù)已知鎖定軌溫和放散計(jì)算鎖定軌溫，算出放散長(zhǎng)度，這長(zhǎng)度即為放散時(shí)應(yīng)控制的放散量。合攏組要注意觀察軌端伸長(zhǎng)情況，到倒舊立即合攏固定。組裝夾板螺栓，并按規(guī)定扭矩?cái)Q緊，首先迅速恢復(fù)合攏端的軌枕扣件，控制住鋼軌伸縮，此時(shí)的軌溫就為放散后的鎖定軌溫。

2.3 放散作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及注意事項(xiàng)

(1)應(yīng)力放散作業(yè)時(shí)，應(yīng)每隔50m～l00m設(shè)置一個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)鋼軌位移量，及時(shí)排除影響放散的故障，達(dá)到放散均勻。

(2)放散應(yīng)合理設(shè)置撞軌點(diǎn)，按照直線地段每400m，曲線地段每300m，布置一臺(tái)撞軌器。避免撞軌造成的應(yīng)力不均勻。放散區(qū)段有曲線時(shí)，應(yīng)注意曲線拉直對(duì)放散應(yīng)力的影響。

(3)原鎖定軌溫與設(shè)計(jì)鎖定軌溫相差較大時(shí)，應(yīng)考慮配軌，并考慮拉伸機(jī)最大行程和拉力，嚴(yán)禁拉伸機(jī)超范圍工作。放散軌條較長(zhǎng)或拉伸位移量較大時(shí)，可考慮雙機(jī)串聯(lián)拉伸。

3 無(wú)縫線路的線路防脹工作

無(wú)縫線路的最大特點(diǎn)是夏季高溫期間，在鋼軌內(nèi)部存在巨大的溫度壓力，容易引起軌道橫向變形。在列車運(yùn)行或人工作業(yè)等干擾下，軌道彎曲變形有時(shí)會(huì)突然增大，容易引起脹軌跑道，這將嚴(yán)重危及行車安全。

3.1 無(wú)縫線路脹軌跑道的主要原因

(1)鎖定軌溫偏低或偏高；

(2)鋼軌不正常收縮及爬行；

(3)維修作業(yè)不當(dāng),使道床橫向阻力降低；

(4)無(wú)縫線路道床寬度不足；

(5)扣件扭力不足,造成軌道框架剛度降低；

(6)軌道方向不良。

3.2 無(wú)縫線路的防脹措施

無(wú)縫線路的防脹工作除了對(duì)上述原因采取有針對(duì)性的措施外，還應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)預(yù)想措施：

(1)工地派專人監(jiān)視、觀察軌道方向變化，并做好無(wú)縫線路"三測(cè)"記錄。一旦發(fā)現(xiàn)方向不良，必須加強(qiáng)巡查。采取設(shè)置減速信號(hào)或停車信號(hào)等措施進(jìn)行防護(hù)。

(2)施工前，在施工地段兩側(cè)各l00m擰緊扣件，鋪蓋草墊，進(jìn)行澆水降溫，以防脹軌跑道。

(3)發(fā)現(xiàn)軌道方向不良，軌面水平嚴(yán)重不良，枕端道碴離縫，或者過(guò)車后線路彎曲變形突然擴(kuò)大時(shí)必須立即設(shè)置停車信號(hào)，及時(shí)通知車站，迅速采取降溫、回填道碴、夯拍道床、堆高道床肩部道碴等措施，以防變形繼續(xù)擴(kuò)大而跑道。

(4)發(fā)生跑道時(shí)必須按線路故障處理，設(shè)置停車信號(hào)，迅速采取降溫?fù)艿赖却胧┚o急處理，消除故障。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)縫線路鋪設(shè)和既有線換軌施工是一項(xiàng)理論與實(shí)際相結(jié)合的工作，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，靈活運(yùn)用科學(xué)計(jì)算，通過(guò)反復(fù)測(cè)量核實(shí)，精心組織，合理安排施工順序，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

無(wú)縫線路在我國(guó)的發(fā)展方興未艾，隨著社會(huì)科技水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，無(wú)縫線路設(shè)計(jì)理論與方法將更加的完善。目前，我國(guó)對(duì)鐵路建設(shè)的力度不斷加強(qiáng)，高速鐵路的建設(shè)長(zhǎng)度不斷突破新記錄，這也為無(wú)縫線路的發(fā)展提供了更加廣闊的天地。