高速鐵路無縫道岔應(yīng)力放散施工技術(shù)

高新平

(太原鐵路局，山西太原030013)

高速鐵路無縫道岔應(yīng)力放散施工技術(shù)

高新平

(太原鐵路局，山西太原030013)

無縫道岔鎖定軌溫滿足設(shè)計(jì)要求是高速鐵路軌道穩(wěn)定、列車安全運(yùn)行的重要保證。無縫線路鎖定軌溫不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，通常采用應(yīng)力放散的方式進(jìn)行調(diào)整。本文結(jié)合大(同)西(安)高速鐵路無縫線路應(yīng)力放散施工，介紹無縫道岔應(yīng)力放散施工方案、施工組織和施工步驟。施工效果良好，提高了無縫線路的穩(wěn)定性。

高速鐵路;無縫線路;道岔;應(yīng)力放散;施工技術(shù)

大西高鐵正線全長(zhǎng)678.4 km。正線按一次性鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)。無砟軌道道岔區(qū)段采用軌枕埋入式18號(hào)高速道岔，正線允許通過速度為250 km/h，到發(fā)線允許通過速度為80 km/h。太原鐵路局管內(nèi)侯馬西站以北(太原方向)各站無縫道岔鎖定軌溫為(22±3)℃;侯馬西站以南(西安方向)各站無縫道岔鎖定軌溫為(24±3)℃［1］。

在大西高鐵靜態(tài)驗(yàn)收過程中，通過復(fù)核區(qū)間無縫線路和無縫道岔鎖定軌溫的相關(guān)施工資料，發(fā)現(xiàn)有39組無縫道岔與區(qū)間無縫線路焊接時(shí)鎖定軌溫不滿足設(shè)計(jì)要求，存在安全隱患。因此，決定對(duì)無縫道岔進(jìn)行應(yīng)力放散。由于每個(gè)岔區(qū)所處的環(huán)境都不同，針對(duì)每一組無縫道岔的具體情況，制訂放散施工設(shè)計(jì)方案并組織實(shí)施，使無縫道岔鎖定軌溫達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保無縫線路的穩(wěn)定。本文主要介紹臨汾西站2#無縫道岔的放散施工。

1 臨汾西站2#無縫道岔概況

根據(jù)設(shè)計(jì)文件［1］，臨汾西站無縫道岔設(shè)計(jì)鎖定軌溫為(22±3)℃。

臨汾西站2#無縫道岔位于臨汾西站南岔區(qū)下行正線，連接上行線4#道岔，為時(shí)速350 km客運(yùn)專線鐵路60 kg/m鋼軌18號(hào)單開(左開)道岔(圖號(hào)為客專線(07)009-Ⅰ)［2］，道岔長(zhǎng)69 m(尖軌長(zhǎng)21.450 m、轍叉長(zhǎng)20.992 m)。道岔主要尺寸見圖1［3］。

圖1 客運(yùn)專線18號(hào)道岔主要尺寸(半徑單位為m，其他數(shù)據(jù)單位為mm)

臨汾西站南岔區(qū)道岔平面位置示意如圖2。其中2#道岔岔尖位置K510+372，與8#道岔岔尖位置K509 +963相距409 m。2#道岔岔前膠接絕緣接頭位置K510+470，與岔尖位置相距98 m(與岔前接頭相距96.045 m);2#道岔岔后膠接絕緣接頭位置K510+ 112，與2#道岔岔尖相距260 m，與8#道岔岔尖相距149 m。

圖2 臨汾西站南岔區(qū)道岔平面位置示意

2 2#無縫道岔應(yīng)力放散施工方案

為了確保2#無縫道岔應(yīng)力放散到位，制訂了放散施工方案，即采用鋼軌長(zhǎng)度控制法進(jìn)行應(yīng)力放散。打開龍口后，讓鋼軌自由伸縮一定時(shí)間，通過用橡膠錘敲擊和拉伸鋼軌控制鋼軌伸縮量，確保無縫道岔應(yīng)力得到充分釋放，從而達(dá)到放散目的。該方法放散量容易控制，施工機(jī)具簡(jiǎn)單。

1)選擇并確定放散龍口位置

龍口距離岔前岔后膠接絕緣接頭須≥20 m［4］。龍口位置選在距離2#道岔岔前接頭121.025 m處(龍口位于橋上，距離橋墩≥2 m［4］、距信號(hào)機(jī)位置的膠接絕緣接頭24.980 m)和2#道岔岔后接頭112.85 m處(距離2#～8#間的膠接絕緣接頭80.105 m)，同時(shí)確保龍口焊接位置距離軌枕≥100 mm［4］?，F(xiàn)場(chǎng)做好鋸軌標(biāo)記，并復(fù)緊道岔內(nèi)所有扣件。鋸軌前由施工、監(jiān)理、工務(wù)段等單位的技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)共同確定龍口鋸軌位置。

2)設(shè)置臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)

鋸軌前由技術(shù)人員設(shè)置臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)位置以岔前岔后接頭焊縫位置為0點(diǎn)，往外按20 m間距設(shè)置，分別布設(shè)4～6個(gè)測(cè)點(diǎn);同時(shí)在限位器位置設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，在龍口鋸軌處左右各設(shè)置1個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)，使用L尺靠齊鋼軌分別在鋼軌軌底邊緣及道床板上畫線作為位移觀測(cè)點(diǎn)。位移觀測(cè)點(diǎn)起始值為0。準(zhǔn)確記錄每個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)距離起始點(diǎn)的距離，定時(shí)記錄氣溫、軌溫、位移量，用于查看放散區(qū)段鋼軌及道岔是否充分伸縮。同時(shí)在龍口往區(qū)間線路方向100 m內(nèi)也設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。

3)準(zhǔn)確掌握氣溫和軌溫的變化

將4個(gè)軌溫計(jì)分別貼在岔區(qū)的前后兩端鋼軌軌腰的兩面(各設(shè)1對(duì))，定時(shí)讀取軌溫計(jì)的數(shù)值，每端取平均值做為監(jiān)測(cè)軌溫。在無縫岔區(qū)前后兩端各放置2個(gè)氣溫計(jì)，定時(shí)讀取數(shù)據(jù)取平均值作為氣溫?cái)?shù)據(jù)。

4)鋸軌及應(yīng)力放散

鋸軌前，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員觀測(cè)并記錄2#岔區(qū)前后已設(shè)的位移觀測(cè)點(diǎn)的位移量、尖軌跟端限位器位移量。鋸軌時(shí)使用方尺準(zhǔn)確確定鋸軌位置;選擇夜晚23:00軌溫較低時(shí)鋸軌，之后將道岔前后接頭焊縫至龍口鋸軌處扣件全部解開(岔區(qū)內(nèi)軌件焊接滿足設(shè)計(jì)鎖定軌溫的要求，岔區(qū)內(nèi)扣件不動(dòng))，同時(shí)解開2#道岔岔前龍口向區(qū)間方向100 m線路的扣件和岔后龍口向8#道岔方向100 m線路的扣件，滿足鋸軌點(diǎn)前后200 m線路放散的要求［5］，用滾杠支墊將龍口軌頭錯(cuò)開，使其能自由伸縮;按照10 m間距支墊滾杠并輔以橡膠錘敲擊的方法，使鋼軌處于自由伸縮狀態(tài)，放置24～48 h，經(jīng)過約2 d自然的高溫和低溫時(shí)段的自由伸縮，確保應(yīng)力釋放徹底。

5)位移觀測(cè)及數(shù)據(jù)分析

龍口打開并拆除扣件后，由相關(guān)工務(wù)段、施工、監(jiān)理單位分別派人共同測(cè)量并記錄氣溫、軌溫、鋼軌位移量等數(shù)據(jù)。同時(shí)進(jìn)行整理、分析，反算原無縫岔區(qū)鎖定時(shí)的實(shí)際軌溫。

6)鎖定焊聯(lián)

無縫道岔前后鋼軌經(jīng)過充分放散后，當(dāng)實(shí)測(cè)軌溫達(dá)到設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍(22±3)℃(升溫過程取下限值，降溫過程取中間值)，記錄現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)氣溫、軌溫及臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)位移量，撤出滾杠，鎖定線路，準(zhǔn)備焊聯(lián)。

7)鋼軌焊聯(lián)

龍口采取鋁熱焊進(jìn)行鋼軌焊聯(lián)，鋁熱焊焊縫距承軌臺(tái)邊緣不得小于100 mm［6］。隨后進(jìn)行焊縫打磨。焊接精度滿足《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》(TG/GW115—2012)中鋼軌焊接接頭平直度標(biāo)準(zhǔn)［4］的要求，見表1。

表1 鋼軌焊接接頭平直度標(biāo)準(zhǔn)

8)探傷

龍口焊聯(lián)結(jié)束后，待鋼軌冷卻，用小型鋼軌探傷儀進(jìn)行人工探傷，確保焊接接頭質(zhì)量達(dá)標(biāo)。如發(fā)現(xiàn)存在焊接傷損等質(zhì)量問題，立即安排重新焊接。

9)軌道精測(cè)、精調(diào)

無縫岔區(qū)鎖定后，由所屬工務(wù)段組織對(duì)放散區(qū)段進(jìn)行軌道精測(cè)、精調(diào)，確保軌道質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

10)建立并完善相關(guān)臺(tái)賬

相關(guān)各單位在放散施工結(jié)束后，及時(shí)修改完善焊接接頭臺(tái)賬、無縫線路臺(tái)賬、一枕一檔數(shù)據(jù)等。

3 施工組織

放散施工聯(lián)合體根據(jù)放散施工方案成立了技術(shù)組、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)組、龍口焊聯(lián)組、鋼軌探傷組、軌道精測(cè)精調(diào)組，明確了各組的人員構(gòu)成、主要工(機(jī))具、材料和工作內(nèi)容。各組分工見表2。

表2 放散施工組織

4 施工步驟

2014年3月27日晚23:35，焊聯(lián)組按照放散施工方案在2#道岔前后現(xiàn)場(chǎng)確定的龍口位置切開鋼軌，如實(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)氣溫、軌溫?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)組拆除道岔前后放散地段的全部扣件(岔區(qū)內(nèi)扣件不動(dòng))，支墊滾杠并輔以橡膠錘敲打，使鋼軌自由伸縮。

技術(shù)組技術(shù)人員根據(jù)天氣狀況定時(shí)測(cè)量(正常情況下2 h測(cè)1次)、記錄臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)及當(dāng)時(shí)的軌溫和氣溫。至3月30日10:00和10:30，施工組分別完成岔前和岔后的放散鎖定工作，鎖定軌溫岔前19℃、岔后21℃，2#無縫道岔平均鎖定軌溫為20℃，滿足設(shè)計(jì)要求。

焊聯(lián)組組織實(shí)施龍口4個(gè)接頭的焊聯(lián)，采用德國(guó)施密特鋁熱焊在高鐵上的焊接技術(shù)［7］，從準(zhǔn)備工作、鋼軌除銹、對(duì)正到安裝砂模、鋼軌預(yù)熱、焊劑準(zhǔn)備、澆筑、拆模、推瘤、打磨等環(huán)節(jié)，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝要求，確保焊聯(lián)一次成功，滿足鋼軌焊接質(zhì)量要求和精度要求。

3月30日下午工務(wù)段鋼軌探傷組組織焊縫探傷，確認(rèn)焊接接頭無傷損情況，質(zhì)量達(dá)標(biāo)。經(jīng)技術(shù)組聯(lián)合驗(yàn)收，放散達(dá)到了預(yù)期效果。工務(wù)段當(dāng)日夜間組織對(duì)放散地段進(jìn)行了精測(cè)，次日進(jìn)行了精調(diào)，并完善焊接接頭臺(tái)賬、無縫線路臺(tái)賬及一枕一檔數(shù)據(jù)。

5 施工效果

1)放散結(jié)束后，根據(jù)臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)反算2#道岔原鎖定軌溫，其中道岔岔前原鎖定軌溫(左股12.6℃、右股10.1℃)與設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍(22±3)℃有較大差距。重新鎖定道岔及時(shí)消除了無縫道岔鎖定軌溫不滿足設(shè)計(jì)要求的安全隱患，無縫道岔鎖定軌溫與岔前西安方向的區(qū)間無縫線路軌條實(shí)際鎖定軌溫(22℃)相差僅2℃，與區(qū)間基本一致［8］，確保了設(shè)備安全和行車的平穩(wěn)性。

圖3 臨汾西站2#無縫道岔岔前氣溫、軌溫及反算的原鎖定軌溫?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，選取臨汾西站2#無縫道岔岔前103 m處臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)(3月28日10:50至3月30日10:00之間的16次觀測(cè)數(shù)據(jù))來分析。分析氣溫、軌溫及反算的原鎖定軌溫?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見圖3)可知:①氣溫和軌溫沒有明顯的量化對(duì)應(yīng)關(guān)系，但變化趨勢(shì)一致，這和太陽(yáng)日照時(shí)間等環(huán)境因素關(guān)系很大［9-10］;②從反算的原鎖定軌溫?cái)?shù)據(jù)來看，岔前龍口打開后原鎖定軌溫?cái)?shù)據(jù)有一定的波動(dòng)，說明放散無縫道岔時(shí)，應(yīng)提供足夠時(shí)間讓道岔內(nèi)的應(yīng)力充分釋放，這樣才能確保應(yīng)力放散達(dá)到效果。

6 結(jié)論與建議

1)建議在高鐵建設(shè)階段按照鐵路總公司的相關(guān)要求［11］加強(qiáng)提前介入工作，工務(wù)段應(yīng)全程參與鋼軌和道岔鋪設(shè)、精調(diào)工作，監(jiān)督和指導(dǎo)鋼軌接頭焊接、打磨，無縫線路鎖定等工作，尤其應(yīng)重視岔區(qū)無縫線路的鋪設(shè)與焊接工作，多備軌溫計(jì)和氣溫計(jì)，防止出現(xiàn)不真實(shí)的軌溫?cái)?shù)據(jù)和氣溫?cái)?shù)據(jù)影響鎖定質(zhì)量;盡量避免冬季寒冷時(shí)段焊接，確保無縫線路設(shè)備穩(wěn)定安全。

2)建議在靜態(tài)驗(yàn)收時(shí)，全面掌握無縫線路基本情況，重點(diǎn)查看施工單位的無縫線路施工記錄與位移觀測(cè)記錄是否完整，核對(duì)監(jiān)理單位的旁站記錄以及工務(wù)段的提前介入記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患。

3)若確需放散無縫道岔，應(yīng)確保有充足的放散時(shí)間，使岔區(qū)鋼軌應(yīng)力得到充分釋放;同時(shí)應(yīng)針對(duì)不同的設(shè)備情況制定具體的施工組織方案和應(yīng)急預(yù)案，重點(diǎn)卡控鋼軌焊聯(lián)工作，確保焊聯(lián)一次成功。

［1］鐵道第三勘查設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司．新建大同至西安鐵路客運(yùn)專線工程［R］．天津:鐵道第三勘查設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2010．

［2］客運(yùn)專線道岔國(guó)產(chǎn)化研發(fā)組．客專線(07)009-I時(shí)速350公里客運(yùn)專線鐵路60 kg/m鋼軌18號(hào)單開道岔總布置圖［Z］．北京:客運(yùn)專線道岔國(guó)產(chǎn)化研發(fā)組，2009．

［3］中國(guó)鐵路總公司．中國(guó)高速鐵路工務(wù)技術(shù)［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2014．

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部．TG/GW115—2012高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則(試行)［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2012．

［5］盧耀榮．無縫線路研究與應(yīng)用［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2004．

［6］中華人民共和國(guó)鐵道部．TB 10754—2010高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2010．

［7］李歡，陳春秋．鋼軌鋁熱焊接技術(shù)在高速鐵路上的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2012(3):118-120．

［8］李福財(cái)．無縫道岔鋪設(shè)與應(yīng)力放散施工技術(shù)研究［J］．科學(xué)之友，2009(12):40-42．

［9］任百富．低溫條件下長(zhǎng)鋼軌焊接及應(yīng)力放散質(zhì)量控制［J］．鐵道建筑，2012(12):140-143，147．

［10］徐玉坡，梁晨，蔣金洲．高速鐵路軌溫、梁溫和環(huán)境溫度的研究［J］．鐵道建筑，2015(1):127-131．

［11］中國(guó)鐵路總公司．鐵總辦〔2014〕58號(hào)中國(guó)鐵路總公司關(guān)于明確鐵路局提前介入鐵路建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)事項(xiàng)的通知［Z］．北京:中國(guó)鐵路總公司，2014．

Construction Technology of Destressing in Continuous Welded Turnout on High Speed Railway

GAO Xinping
(Taiyuan Railway Administration，Taiyuan Shanxi 030013，China)

Continuous welded turnout locked rail temperature shall satisfy the design requirements to ensure stability of rails and safe operation of high speed railway;otherwise，destressing shall be applied in most cases．In this paper，the engineering background is the destressing construction of continuous welded rail of Datong－Xi'an high speed railway．Its construction scheme，organization and procedures were introduced．T he construction has a good effect，improving the stability of the continuous welded rail．

High speed railway;Continuous welded rail;T urnout;Destressing;Construction technology

U213．6

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．12．26

1003-1995(2016)12-0098-04

(責(zé)任審編葛全紅)

2015-07-10;

2016-10-10

高新平(1967—)，男，高級(jí)工程師。