無縫線路病害預防及處理

趙景義

（北京市地鐵運營有限公司線路分公司，北京 100082）

0 引言

無縫線路作為當今最優(yōu)的軌道選擇，它的普及應用標志著軌道技術的重大進步，如何預防和處理各種常見病害是當前面臨的重大問題。

1 無縫線路概述

無縫線路即用焊接長軌條鋪設的沒有軌縫的線路，主要分為溫度應力式和放散溫度應力式。

相較于常規(guī)線路，由于無縫線路在較大范圍內消除了鐵皮間的連接，使列車運行更加順暢，乘客體驗更加舒適，具有節(jié)約接頭材料、降低維修費用、延長線路設備和列車使用年限、適應列車高速運行需求等優(yōu)勢。

2 病害預防及處理

2.1 作業(yè)軌溫及鋪設鎖定軌溫不能準確掌握

2.1.1 問題及現象

測量鋼軌軌溫不準，軌溫表讀數與鋼軌實際溫度相差較大，或同一測點不同軌溫表之間讀數相差較大。

2.1.2 原因分析

首先，軌溫表損壞，未經檢定或超過檢定周期。

其次，未將鋼軌擦拭干凈，軌溫表與鋼軌未貼密實或度數時間過短造成度數不準確。

最后，只用一塊軌溫表測量，未使用兩塊或以上軌溫表同時測量讀取度數，且軌溫表放置位置不正確。

2.1.3 處理解決方法

首先，使用合格并且狀態(tài)良好的軌溫表。

其次，除去鋼軌表面鐵銹污物,將軌溫表吸盤清理干凈，測量5min 以上后讀數。

再次，根據天氣情況及日照方位鋼軌各個部位的軌溫均有不同，所以測量時應將軌溫表放在多處進行測量。

最后，為了正確測量軌溫，應采取多個軌溫計多點測量，然后用取平均值的方法來提高測量軌溫的準確性。

2.1.4 注意事項

無縫線路作業(yè)時應準確掌握實際軌溫，做到作業(yè)不超溫。并且準確掌握實際鎖定軌溫，做到作業(yè)前中后測量軌溫。

2.2 緩沖區(qū)軌縫變化過大

2.2.1 問題及現象

無縫線路緩沖區(qū)軌縫變化量過大，超過容許范圍，夏季出現瞎縫，冬季超過構造軌縫。

2.2.2 原因分析

一是緩沖區(qū)預留的軌縫設置不合理。

二是扣件未上緊導致扣壓力不足造成鋼軌出現爬行。

三是接頭螺栓松動，夾板未達到相應的接頭扭力矩。

四是以上各種原因造成的道床縱向阻力不足。

2.2.3 處理解決方法

首先，在鎖定軌溫范圍內對線路進行應力放散，然后重新計算預留軌縫。

其次，將扣件擰緊，缺失的及時補齊，用扭力矩扳手進行監(jiān)測。

再次，將連接軌道接頭的螺栓擰緊，軌道接頭應采用10.9 級的高強度螺栓，以確保其扭力矩達到900N·m，且不低于700N·m。

最后，整修道床，清篩不潔道床，補碴并搗實等。

2.2.4 注意事項

首先，在擰緊扣件時應注意鋼軌下膠墊有無失效，防止軌下有空吊。

其次，高架橋扣件，應特別注意扭力矩保持在規(guī)定范圍內，不可過大，以減小梁軌相互作用力，冬季鋼軌收縮，為防止斷軌后拉開軌縫過大，可將扣件扭矩調整至上限，而夏季為防止鋼軌應力集中則宜將扣件扭矩調至下限。定期檢查軌下復合墊板有無銹蝕現象。

2.3 無縫線路脹軌跑道

2.3.1 問題及現象

脹軌是因溫度壓力的增加而迫使軌道發(fā)生微小的橫移，隨著溫度及壓力的升高，鋼軌會發(fā)生由小到大、由少到多的橫向變形，變形矢度越來越大，軌道方向顯著不良。而跑道則是溫度力達到臨界值時發(fā)生的劇烈彎曲，嚴重時可達數百毫米，鐵軌會在剎那間發(fā)出劇烈聲響，甚至會導致鐵軌與枕木分離，失去行車條件。無縫線路發(fā)生脹軌跑道時，確定標準為10m弦量，矢度8～12mm 為脹軌跡象，12～24mm 為脹軌，24mm 以上為跑道。

2.3.2 原因分析

首先，道床阻力降低。線路維修作業(yè)如搗固、撥道、方枕、抽換軌枕、清篩道床等作業(yè)之后，短期內道床阻力會降低50%左右。尤其是成段清篩道床后道床阻力降低更多，約下降65%～75%，大大降低線路穩(wěn)定性。

其次，線路方向不良，伴有非平滑的彎曲。由于列車在行駛過程中會出現振動，加之受到軌道上升的影響，道床的抗滑移能力下降，迫使彎曲變形增大，若不立即加以妥善處置，將會導致列車脫軌以至顛覆。

再次，線路爬行或鎖定軌溫不均勻。線路鎖定不牢，鋼軌出現爬行或異常伸縮，造成鎖定軌溫不均，在線路薄弱地段形成局部應力峰等。

最后，鎖定軌溫改變。經過運營后鎖定軌溫下降，在軌溫上升時，溫度壓力增大。

2.3.3 處置方案

若軌道出現膨脹現象，必須馬上對線路進行封閉處理，在線路兩側安裝停止標志，并立即調配應急設備、料具至事故地點進行處置。

第一，澆筑、冷卻法——在條件允許的車站、工區(qū)附近、靠近水源處，可應用澆筑及蓋草墊的辦法使鋼軌溫度下降。待軌溫足夠低時可進行撥道，曲線地段撥道只能上挑，不宜下壓。撥道后必須夯拍道床，對列車通行速度進行限制，并派專人看守，等軌道溫度與鎖定軌溫相近時，列車方可以標準速度通過。

第二，撥曲線法——在地理位置允許，且軌道具有較大矢量，應急設備缺乏或故障突發(fā)時，可從跑道的兩側向中間撥出一條不少于200m 的彎曲線，曲線夾直線不得短于10m，雙線地段，撥后應符合線間距規(guī)定。撥道后列車限速5km/h 行駛，并指定專人進行看守。

第三，割軌復原法——考慮山區(qū)鐵道的現實環(huán)境，在發(fā)生脹軌后，為了能使列車盡快放行，可使用氧乙炔焰切斷鋼軌，松開扣件放散應力，再用夾板和緊急救援裝置進行加固，以5km/h 速度限制通過，之后在兩距口間插入6m 長且具有相同型號的鐵軌，軌端打洞，上接頭夾板，采用10.9 級螺栓擰緊加固，并在短軌前后各50m 處固定加力后，方可使列車以標準速度行駛。在48h 之內，待軌溫進入設計鎖定軌溫區(qū)間，在軌道上再插入一根不短于7m 的無孔軌，并進行永久焊接。

2.3.4 注意事項

①由決策對象i關于決策指標j的量化評價值xij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)可得到決策矩陣X=(xij)n×m。

預防脹軌的主要措施有：

第一，防止無縫線路發(fā)生脹軌，對保障鐵路運行安全十分關鍵，為此應加強防脹工作的組織安排，強化員工的防脹觀念，實施專項管理，層層落實防脹責任制，建立健全無縫線路脹軌預防及處理機制。

第二，各工區(qū)應于每月底前定期進行無縫線路爬行量觀測，完成相應記錄，并將固定區(qū)觀測樁累計爬行量大于10mm 的具體里程及時上報項目部，同時項目部主管無縫線路技術員應定期對線路爬行進行觀測并填寫記錄，安置室根據上報的超限數據計算出該段無縫線路鎖定軌道溫度的變動，經現場觀察核對后，對出現應力嚴重不均勻的區(qū)域進行應力放散調整，以達到設計的鎖軌溫度。

第三，公司主要負責人應對無縫線路爬行觀測工作進行隨機抽查，如發(fā)現造假或當月檢查工作未完成，則按段逐級負責管理考核體系相關規(guī)定進行處理。

第四，結合各項目部實際情況，準備好搶險工具以備無縫線路脹軌跑道時應急使用。

第五，進入4、5月份，大量養(yǎng)護維修工作的開展，極易發(fā)生脹軌跑道。為此各工區(qū)應結合線路春檢工作，認真調查管內無縫線路冬季施工、斷軌及缺碴情況。

第六，各工區(qū)應對無縫線路設備狀態(tài)進行經常維護，確保其具有充分的抗彎性，保證道床斷面的幾何尺寸與規(guī)范要求相一致。混凝土枕扣件應齊全且完好，以滿足緊、密、靠、正、潤的要求。無縫線路的方向應保持順直，所有幾何誤差都要控制在維護范圍之內，一旦發(fā)現鋼軌彎曲應立即進行校直，對出現焊縫不平的，應及時打磨、焊補、校平。

第七，對無縫線路進行維護保養(yǎng)時，應嚴格執(zhí)行“一準、二清、三測、四不超、五不走”。

第八，在溫度超35℃時，要加大添乘檢查，增加巡查次數，密切監(jiān)控線路方向變化，以及時做出反應。

第九，增強工藝技術監(jiān)督力度，編制無縫線路技術文件。

2.4 無縫線路鋼軌或焊縫重傷

2.4.1 問題及現象

無縫線路中鋼軌達到《工務維修規(guī)則》中的重傷標準，或鋼軌焊縫出現高焊頭、低焊頭、焊頭支嘴、扭轉等現象超過規(guī)定標準。

2.4.2 原因分析

一是鋼軌在出廠時就已經存在傷損，不合格。

二是長期運營導致鋼軌疲勞傷損。

三是鋼軌側磨超限。

四是焊軌時工藝不到位焊接有瑕疵。

2.4.3 處理解決方法

對重傷鋼軌或焊縫應及時取下，采用原位復焊修復。保證原鎖定軌溫不變是進行原位復焊修復的基礎，具體實施辦法為：在規(guī)定的軌道溫度范圍內切斷鋼軌，采用強迫方式對軌條進行張拉，彌補收縮量后，完成鋼軌復焊。這樣可使修復后的無縫線路縱向作用力平均分配，保持原有的鎖定軌溫，并擴大鋼軌折斷修復的允許作業(yè)軌溫范圍。

焊接軌道使用小型氣壓焊時，其插入短軌道的長度應與切斷鋼軌長度加上2 倍頂鍛量的數值相等。先將一側焊接好，在處理另一側時，先對鐵軌進行張拉處理，使斷縫兩側標記的距離與原有丈量距離減去斷縫值加頂鍛相等后再焊接。

使用小型氣壓進行焊接時，插入短軌長度應與切除鋼軌長度減去2 倍頂鍛量值相等。同時在線路上進行焊接時，軌溫不得小于0℃，火車通過時，焊縫軌溫應低于300℃。

2.4.4 注意事項

第一，探傷檢查發(fā)現鋼軌或焊縫有重傷時，在軌溫條件許可的條件下，應及早處理，不待鋼軌或焊縫折斷，立即進行修復。

第二，原位復焊采用張拉鋼軌法使作業(yè)軌溫范圍增大，但為了確保焊縫質量和無縫線路應力的平均分布，其作業(yè)軌溫，尤其是處于彎曲位置的作業(yè)軌溫最好選擇在靠近鎖定軌溫的時節(jié)。

2.5 無縫線路鋼軌折斷

2.5.1 問題及現象

無縫線路鋼軌折斷也是一種常見的病害，鋼軌折斷現象主要由鎖定軌溫偏高、線路設備或焊接質量不良、運營條件差等造成。

2.5.2 原因分析

一是鋼軌母材材質缺陷。二是焊縫質量差，存在夾渣、夾砂、假焊、裂縫等缺陷，使強度降低，焊縫不平或錯位，加大了列車對鋼軌的沖擊。三是線路實際鎖定軌溫偏高，高溫作業(yè)時鋼軌放散應力，使鎖定軌溫偏高，冬季溫度降低，加大了鋼軌的拉應力。四是線路維修質量不良，產生殘余拉應力，加大動彎應力，導致鋼軌道折斷。五是線路作業(yè)不當或超溫作業(yè)。

2.5.3 解決思路與方案

（1）緊急處理

在鋼軌或焊縫出現斷裂且裂縫不超過50mm 時，必須馬上進行緊急處理。

緊急處理時，將夾板或鼓包魚尾板置于斷裂位置，在斷縫上下各50m 處用急救設備緊固扣件，并安排專人看守，以5km/h 的速度對通過列車進行限速。在裂縫不超過30mm 時，列車可以15～20km/h 的速度通過。條件允許盡可能原位復焊，否則需在軌端打洞，安裝好夾板或鼓包魚尾板，待接頭螺栓緊固，可適當提升車速。

（2）臨時處理

當軌道斷裂嚴重或裂縫超過50mm，應急處理后仍無法快速焊接修復時，應馬上進行臨時處理。

在進行臨時處理時，應對線路進行封鎖，順著斷縫兩側對稱鋸下傷損部分，之后在兩鋸口間插入不短于6m 的同型號鐵軌，軌端打洞，安裝接頭夾板，用10.9 級螺栓緊固。在短軌前后50m 內緊固扣件后，以標準車速讓列車通過。

采取緊急處理或臨時處理措施時，在距斷縫兩端各3.8m 非工作邊上進行標記，精確測量出兩標記的間距和軌頭非工作邊一側的斷縫值、插入短軌長度以及插入短軌后兩端軌縫值，記錄數值，為永久修復提供依據。

（3）永久處理

經過緊急處理或臨時處理的鐵軌或焊縫，應在最佳時間進行永久處理，使其能夠重塑無縫線路架構。

在進行永久性處理時，應在軌道溫度接近或低于實際鎖定軌溫時插入短軌，重新焊接修復，同時保證原有的鎖定軌溫不發(fā)生變化。北京地鐵目前采用鋁熱焊法修復，方法參見鋼軌及焊縫重傷的原位焊復修復法。

在實施上述鋼軌或焊縫折斷的處理前，都須按規(guī)定設置停車信號牌，對故障地點進行防護，并報告行調。

（4）膠接絕緣接頭的處理

在斷開膠接絕緣接頭時，要及時將兩端各50m 線路的卡箍收緊，加強觀測，以盡早完成永久性處理。若絕緣失效，必須及時替換后進行永久處理。暫時無法徹底修復的，可將破損部位拆除，改為一般絕緣材料，或選擇插入長度相同的普通絕緣接頭鋼軌或膠接絕緣鋼軌，用夾板暫時連接，并快速采用較長的膠接絕緣鋼軌進行永久處理。在進行永久修補時，要對軌溫、膠接絕緣鋼軌的長度及預留焊縫進行嚴格控制，以保持無縫線路在修復后其鎖定軌溫是不變的。

2.5.4 注意事項

預防無縫線路鋼軌折斷應做好以下措施：

第一，嚴格控制鋼軌焊接質量。

第二，對焊接有瑕疵的部位進行全面治理，并對焊縫進行重點監(jiān)控，一旦發(fā)現瑕疵，應先用鼓包魚尾板加強后再切掉重焊。

第三，嚴格遵循相關焊縫處理規(guī)定，強化焊縫及相鄰線路的質量。

第四，不僅要做好鋼軌的探傷工作，而且要按規(guī)定對焊縫進行全斷面探傷。

第五，對鋼軌及傷軌進行適時巡視，特別是冬季，應增加巡視次數。

3 結語

綜上所述，通過對無縫線路各種病害現象及原因進行分析，明確應采取的解決方案和注意事項，可以有效地延長鋼軌的使用壽命。無縫線路憑借其獨到的優(yōu)勢已經成為我國地鐵發(fā)展的必然方向，它不僅可以提升軌道的穩(wěn)定性，還能提供更加優(yōu)異的行車條件，并降低養(yǎng)護維修成本，通過對無縫線路技術進行探究，提升其穩(wěn)定性，可為地鐵事業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎。