高速鐵路無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌更換施工技術(shù)

張 杰 徐偉昌 上海鐵路局工務(wù)處

王有能 上海鐵路局上海客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施維修基地高鐵部

滬寧城際高鐵運(yùn)營(yíng)速度300 km/h，全線一次性鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路，鋼軌采用100 m定尺長(zhǎng)、60 kg/m、U71 Mn(k)、熱軋新鋼軌；無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)采用CRTSⅠ型軌道板，WJ-7型扣件系統(tǒng)；正線最大坡度20.01‰，聯(lián)絡(luò)線最大坡度30‰。

開(kāi)通運(yùn)營(yíng)一年后，設(shè)備管理單位在日常的設(shè)備檢查中發(fā)現(xiàn)鋼軌擦傷。鑒于擦傷嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致在擦傷掉塊的底部發(fā)展成橫向疲勞裂紋，甚至導(dǎo)致鋼軌折斷的巨大安全風(fēng)險(xiǎn)，因而需要立即對(duì)嚴(yán)重擦傷處的鋼軌進(jìn)行更換。在國(guó)內(nèi)缺乏高速鐵路無(wú)砟軌道相關(guān)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的情況下，本文在總結(jié)兩處長(zhǎng)鋼軌更換施工實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出運(yùn)營(yíng)條件下高速鐵路無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌更換施工技術(shù)，為高速鐵路無(wú)砟軌道養(yǎng)修提供參考。

1 施工特點(diǎn)及施工方法

1.1 高速鐵路無(wú)砟軌道更換長(zhǎng)軌施工特點(diǎn)分析

（1）施工天窗為夜間，圖定天窗時(shí)間為0:00-4:00，240min。

（2）所有施工作業(yè)項(xiàng)目，包括卸長(zhǎng)軌、撥長(zhǎng)軌、焊接、收軌等工作內(nèi)容都必須在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)完成，時(shí)間緊、任務(wù)重。

（3）高速鐵路車站、綜合維修工區(qū)保養(yǎng)線有效長(zhǎng)不足，長(zhǎng)軌列車無(wú)法停放，長(zhǎng)軌列車運(yùn)行必須在施工當(dāng)天圖定列車排空后從臨近既有線車站轉(zhuǎn)入，占用有限天窗時(shí)間。

（4）高速鐵路坡度普遍較大，個(gè)別困難地段甚至達(dá)到30‰，長(zhǎng)軌列車單機(jī)牽引困難，須安排雙機(jī)牽引，給施工組織帶來(lái)一定難度。

（5）鑒于CRTSI、CRTSⅡ型等無(wú)砟軌道的特點(diǎn)，長(zhǎng)軌條卸下后無(wú)法與有砟線路一樣在線路外側(cè)軌枕頭存放，必須卸入道心，而既有長(zhǎng)軌列車出軌點(diǎn)都是在列車的兩側(cè)，給卸軌帶來(lái)很大困難。

（6）高速鐵路無(wú)砟軌道換軌后，軌道精調(diào)的要求高，人員投入多，作業(yè)相互干擾多，施工組織困難。

1.2 施工方法

在高速鐵路無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌更換作業(yè)中，主要作業(yè)為卸軌、撥軌、焊接、收軌四個(gè)環(huán)節(jié)。卸軌可采用250 m或500 m長(zhǎng)軌車，撥軌可以采用機(jī)械撥軌和人工撥軌兩種方式；高速鐵路鋼軌焊接中，可以考慮采用鋁熱焊和移動(dòng)閃光焊軌車兩種方式；收軌可以考慮長(zhǎng)軌車直接收舊軌和舊軌在兩線間切成短軌后臨線軌道車回收。

在兩次換軌中，受既有施工機(jī)具的限制，綜合考慮施工天窗、人員組織等因素，采用了250 m長(zhǎng)軌車卸軌、人工撥軌、鋁熱焊、切成短軌后鄰線軌道車收軌的方案。

2 施工過(guò)程

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 專業(yè)分工

工務(wù)專業(yè)：施工計(jì)劃提報(bào)，施工登、銷記，現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)，長(zhǎng)軌運(yùn)輸、卸軌、撥軌、焊接、探傷、收舊軌、線路精調(diào)及施工協(xié)調(diào)、指揮等。

電務(wù)專業(yè)：負(fù)責(zé)施工區(qū)段應(yīng)答器、電容枕等電務(wù)設(shè)備拆除及施工結(jié)束后相關(guān)設(shè)備的恢復(fù)。

供電專業(yè)：接觸網(wǎng)的停電、接地線的連接和接觸網(wǎng)參數(shù)測(cè)量、調(diào)整。

2.1.2 材料機(jī)具準(zhǔn)備

主要施工機(jī)具見(jiàn)表1。

表 1 主要施工機(jī)具表

更換所需長(zhǎng)軌條在施工前一天由長(zhǎng)軌列車運(yùn)送至距離施工地點(diǎn)較近且具備存車條件的車站存放。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼軌材質(zhì)準(zhǔn)備相關(guān)焊劑：高速軌之間的焊聯(lián)，L28 mm標(biāo)準(zhǔn)焊縫選用S60/Z90焊劑。

2.1.3 人員準(zhǔn)備

施工前一天，所有施工人員集中培訓(xùn)，熟悉施工場(chǎng)地、施工技術(shù)方案。根據(jù)換軌作業(yè)量合理安排作業(yè)人員。

2.1.4 其它準(zhǔn)備工作

調(diào)查確定換軌的起止位置，前后線路每隔25 m連續(xù)設(shè)置鋼軌位移觀測(cè)點(diǎn)（四對(duì)以上），復(fù)緊前后100 m線路扣件；施工前一天完成對(duì)換軌地段每根枕軌距調(diào)整塊、墊片規(guī)格等扣件調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)注，以便控制線型。

2.2 施工條件

施工時(shí)間:240 min；施工路用列車（長(zhǎng)軌列車、軌道車）跨越站界施工，按照《行規(guī)》103條規(guī)定辦理；開(kāi)通限速條件：開(kāi)通后施工地段依次限速160 km/h、200 km/h、250 km/h各24 h(其中開(kāi)通后第1列限速80 km/h、第2列限速120 km/h)；電務(wù)配合施工，停用相關(guān)信號(hào)設(shè)備；供電配合施工，相關(guān)供電單元停電；施工期間，路用列車進(jìn)出站轉(zhuǎn)非常站控。

2.3 施工流程

更換長(zhǎng)軌施工流程見(jiàn)圖1。

圖1 更換長(zhǎng)軌施工流程圖

第一步：封鎖開(kāi)始，人員機(jī)具到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，扣件隔一松一，在更換長(zhǎng)軌地段道心每隔10 m放置5 cm厚木條，保護(hù)凸型擋臺(tái)和軌道板，供電接觸網(wǎng)停電并接掛地線，電務(wù)拆除應(yīng)答器等設(shè)備。

第二步：長(zhǎng)軌車由相鄰車站頂進(jìn)施工區(qū)段，反向開(kāi)始卸軌作業(yè)，新軌卸入道心。

第三步：換軌地段拆除扣件，切割舊軌，將舊軌撥入兩線間，然后將新軌撥入落槽。

第四步：拉伸鎖定，焊接，同步鄰線軌道車收舊軌。

第五部：線路精調(diào)，焊縫探傷，電務(wù)恢復(fù)相關(guān)設(shè)備，供電恢復(fù)送電。

第六步：線路回檢，開(kāi)通線路。第七步：路用車壓道。

2.4 施工關(guān)鍵

2.4.1 路用列車運(yùn)行

施工前一天長(zhǎng)軌車及軌道車進(jìn)入臨近既有線車站，封鎖前雙機(jī)牽引（長(zhǎng)軌車通過(guò)20‰及以上坡度）轉(zhuǎn)進(jìn)封鎖區(qū)間相鄰車站，機(jī)車轉(zhuǎn)頭連掛等待頂進(jìn)；封鎖開(kāi)始后長(zhǎng)軌車以20km/h頂進(jìn)至施工地段卸軌，軌道車進(jìn)入鄰線回收舊料。長(zhǎng)軌車卸完長(zhǎng)軌后回車站，軌道車收完軌料后轉(zhuǎn)入本線壓道后與長(zhǎng)軌車連掛，撤離高鐵。

2.4.2 卸長(zhǎng)軌

現(xiàn)場(chǎng)卸軌采用鋼絲繩固定卸軌法，做到準(zhǔn)確對(duì)位。既有長(zhǎng)軌列車出軌點(diǎn)都是在列車的兩側(cè)，先把新鋼軌頭卸在鋼軌外側(cè)，人工配合用撬棍把新鋼軌頭部撥入道心，長(zhǎng)軌車以5km/h速度往前運(yùn)行，人工逐步跟上把鋼軌引入道心，頭尾落地處加墊護(hù)木，不損傷軌道板。

2.4.3 撥軌

撥舊軌：把外側(cè)鋼軌撥至兩線間（跨過(guò)兩股新軌及內(nèi)側(cè)舊軌）；繼續(xù)把內(nèi)側(cè)舊軌撥至兩線間。

撥新軌：待舊軌撥至兩線間后，把新軌撥入槽。撥軌時(shí)，注意保護(hù)軌道板，防止劃傷軌道板。

2.4.4 焊接參數(shù)

焊接參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 焊接參數(shù)表

2.5 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鋼軌幾何尺寸、平直度及表面質(zhì)量符合《350 km/h客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件》規(guī)定。

焊接質(zhì)量應(yīng)符合TB1632-2005規(guī)定。各類焊接、各處焊接都要有完整、規(guī)范的記錄。

聯(lián)合接頭不得設(shè)置在橋臺(tái)、橋墩上，距橋臺(tái)邊墻不小于2 m。位于中跨度橋上應(yīng)避開(kāi)邊跨，布置在1/4～1/2橋跨處。鋁熱焊焊縫距墊板邊緣不得小于100 mm。在線路上焊接時(shí)，軌溫不應(yīng)低于0℃，放行列車時(shí)焊縫軌溫應(yīng)降低至300℃以下。軌條相鄰單元軌節(jié)的鎖定軌溫差不超過(guò)5℃，左右股鎖定軌溫差不超過(guò)3℃，整根超長(zhǎng)軌條內(nèi)鎖定軌節(jié)的最高、最低鎖定軌溫差不超過(guò)10℃。

3 結(jié)束語(yǔ)

高速鐵路無(wú)砟軌道鋼軌鎖定軌溫相對(duì)較低，應(yīng)根據(jù)鎖定軌溫條件，選定合適封鎖天窗時(shí)間。

高速鐵路無(wú)砟軌道線路坡度較大，需要檢算長(zhǎng)軌列車的牽引動(dòng)力，合理安排機(jī)車數(shù)量；為避免對(duì)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的損壞，卸軌、撥軌需要采取相應(yīng)措施。

在現(xiàn)有換軌機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)上，著手研究開(kāi)發(fā)適宜無(wú)砟軌道的換軌大修作業(yè)機(jī)具，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，進(jìn)一步摸索實(shí)踐高速鐵路運(yùn)輸天窗條件下無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌更換施工技術(shù)，為高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)修積累經(jīng)驗(yàn)。