既有线换铺无缝线路的过程分析与探讨

陈 磊 上海铁路局上海工务大修段

在普通线路上，钢轨接头是铁路轨道的薄弱环节之一。列车通过接缝时发生的冲击和振动，会影响行车的平稳和旅客的舒适，并对道床及线路稳定性有一定的破坏，增加了维修的难度。随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长，上述缺点更加突出，已不能适应现代高速重载运输的需要。而消除了接头的无缝线路，则有效地解决了上述由于接头的存在而产生的缺点，因而得到了广泛的应用，也是现代铁路发展的方向。

目前我国正在对一些线路进行大规模改造，许多地方已经开始换铺无缝线路。现对既有线换铺无缝线路方法、过程及技术要点做了简要分析。

1 线路大修时无缝线路的铺设

1.1 铺设前的准备

(1)利用长钢轨运输列车将在焊轨厂焊好的250m或500m长轨卸至需要换轨处。

(2)换轨前一天先要完成待换单元长钢轨焊接工作，并将焊接好的长轨条立放于轨枕头上，拨顺拨直，距运营钢轨外不得小于300mm，不得侵入限界。

(3)拆除既有线上的防爬器、轨距杆，以及其他妨碍换轨施工的轴温检测仪等轨道设备。

(4)慢行时采取隔一卸二的方法（小半径曲线处隔二卸一）卸除部分扣件，同时利用撞轨器将待换前龙门钢轨与基本轨预留好焊缝搭口后的待锯处对齐，等待封锁命令。

1.2 铺设过程

(1)封锁命令下达后，拆卸剩余扣件，当剩余扣件全部卸完后方可将基本轨锯开。

(2)利用轨道车牵引换轨小车，将新旧轨依次穿入换轨车新旧轨龙口，新旧轨完全穿入后换轨车以<5km/h的速度匀速前行。

(3)换轨车将新轨落槽后，为防止预留的搭口发生变化，在焊轨地点15m以外连拧10根扣件，然后将对轨器架好，再打磨、除锈、精锉、精确对轨、加热备焊。

(4)曲线地段需要撞轨器、拉伸器配合换轨车走车。曲线外侧钢轨往前拉或撞．内侧钢轨往后撞，以利换轨车走行。

(5)新轨终端换铺落地后，立即进行轨温测量，然后开始准备应力放散。

1.3 应力放散

1.3.1 锁定轨温计算

应力放散之前应首先根据设计的锁定轨温计算放散量ΔL：

ΔL=αL(T2-T1)

式中：

ΔL-钢轨因温度升高或降低引起的纵向绝对伸长量(m)；

α-钢轨的线性膨胀系数，α=0.0000118（1/℃）；

L-钢轨的原长，即轨温为T1℃时对应的钢轨长度；

T1-对应钢轨为L长时的轨温（℃）；T2-第2状态钢轨的轨温（TMAX）

1.3.2 放散作业过程

(1)首先使钢轨处于自由伸缩状态，其作业程序符合工艺，每隔100m设置一个应力放散位移观测点，并在各观测点上作出拉伸位移的零点标记。

(2)测量长轨尾端与下一个单元轨节端之间的距离，扣除应留的轨缝宽度后，与计算的拉伸量对比，最终确定锯轨量，并按锯轨的操作程序锯轨，轨端不垂直度小于0.8mm。

Lj=ΔL-Lz+Lf

式中：Lj-锯轨量；

Lz-长轨处于自由状态时，长轨尾端与下一个单元轨节端之距离；

Lf-预留轨逢量。

(3)安装拉轨器，利用拉轨器与撞轨器的共同作用，拉伸钢轨，同时观测各观测点拉伸位移的变化情况。拉伸量达到预定长度后，通知各观测点做出记号。此时撞轨器仍然继续作业，当各观测点在所做记号处出现反弹量 (应力放射已均匀)，停止撞轨，拉轨器保压，在锁定作业完成之前不得因拉轨器的失压而使轨端出现位移。

(4)撤除撞轨器并对线路进行锁定。

(5)撤除拉伸器，复核长轨实际拉伸长度，换算出对应的实际锁定轨温值，该值若在计划锁定轨温范围内，则确认为实际锁定轨温，否则锁定工作要重新返工。

1.4 施工质量过程控制标准

(1)位移观测桩应设置齐全、牢固可靠，易于观测和不易破坏。

(2)无缝线路实际锁定轨温应控制在施工图锁定轨温范围内。

(3)无缝线路锁定时必须准确确定并记录锁定轨温。相邻单元轨节锁定轨温之差不应大于5℃，左右股锁定轨温之差不应大于3℃，同一区间内的单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于1O℃。

(4)单元轨节长度应满足施工进度和铺设时应力放散最佳效果的要求，以1000m～2000m为宜，最短不得小于200m。

(5)胶垫应放正无缺损，扣件安装齐全，扣压力符合施工图要求。

2 对应力放散的技术性分析

无缝线路的应力放散和调整，是线路大修工作的一项重要作业。

2.1 放散的基本要求

无缝线路的应力放散，必须做到匀、准、够。匀、准、够的要求与拉伸的要求一致。即，匀：零应力轨温沿纵向钢轨要均匀一致。够：计划放散量(计划放散长度)必须放够。准：放散后重新设定的零应力轨温必须准确可靠。重新设定锁定轨温后，任何一点的实际零应力轨温值，都应落在设计允许锁定轨温范围内。

2.2 放散方法的确定

无缝线路的应力放散，通常有两种方法，一种是温度控制法，一种是长度控制法，实际施工中应根据现场及天气情况采取合适的方法。

2.2.1 轨条内零温度应力的确定

轨条内钢轨温度应力为零是保证放散后轨条轨温能否满足设计锁定轨温的前提条件。所以在放散开始时，首先要先使被放散的轨条，处于当时轨温条件下的零应力状态下。具体方法为：打开轨条，支垫滚筒，均匀分布撞轨器。利用撞轨器向钢轨温度应力产生轨条伸或缩的方向撞轨(轨条收缩时，向收缩方向撞轨，轨条伸出时，向伸出方向撞轨)，使轨条在当时的轨温条件下，不再进行伸或缩，此时的轨条内的温度应力就视为在当时轨温条件下的零应力。

2.2.2 温度控制法

温度控制法是在合适的轨温范围内，使钢轨自由伸缩充分放散钢轨应力，而后合拢锁定。锁定后重新设置防爬观测标记。如有标记，应重新测量并记录初始读数。采用温度控制法放散应力，要采用支垫滚筒与撞轨相结合的作业方法。选择合适的设计锁定轨温时段，要点封锁施工。

2.2.3 长度控制法

长度控制法是根据已知锁定轨温和放散计算锁定轨温，算出放散长度，这长度即为放散时应控制的放散量。合拢组要注意观察轨端伸长情况，到倒旧立即合拢固定。组装夹板螺栓，并按规定扭矩拧紧，首先迅速恢复合拢端的轨枕扣件，控制住钢轨伸缩，此时的轨温就为放散后的锁定轨温。

2.3 放散作业标准及注意事项

(1)应力放散作业时，应每隔50m～l00m设置一个位移观测点，观测钢轨位移量，及时排除影响放散的故障，达到放散均匀。

(2)放散应合理设置撞轨点，按照直线地段每400m，曲线地段每300m，布置一台撞轨器。避免撞轨造成的应力不均匀。放散区段有曲线时，应注意曲线拉直对放散应力的影响。

(3)原锁定轨温与设计锁定轨温相差较大时，应考虑配轨，并考虑拉伸机最大行程和拉力，严禁拉伸机超范围工作。放散轨条较长或拉伸位移量较大时，可考虑双机串联拉伸。

3 无缝线路的线路防胀工作

无缝线路的最大特点是夏季高温期间，在钢轨内部存在巨大的温度压力，容易引起轨道横向变形。在列车运行或人工作业等干扰下，轨道弯曲变形有时会突然增大，容易引起胀轨跑道，这将严重危及行车安全。

3.1 无缝线路胀轨跑道的主要原因

(1)锁定轨温偏低或偏高；

(2)钢轨不正常收缩及爬行；

(3)维修作业不当,使道床横向阻力降低；

(4)无缝线路道床宽度不足；

(5)扣件扭力不足,造成轨道框架刚度降低；

(6)轨道方向不良。

3.2 无缝线路的防胀措施

无缝线路的防胀工作除了对上述原因采取有针对性的措施外，还应该做到以下几点预想措施：

(1)工地派专人监视、观察轨道方向变化，并做好无缝线路"三测"记录。一旦发现方向不良，必须加强巡查。采取设置减速信号或停车信号等措施进行防护。

(2)施工前，在施工地段两侧各l00m拧紧扣件，铺盖草垫，进行浇水降温，以防胀轨跑道。

(3)发现轨道方向不良，轨面水平严重不良，枕端道碴离缝，或者过车后线路弯曲变形突然扩大时必须立即设置停车信号，及时通知车站，迅速采取降温、回填道碴、夯拍道床、堆高道床肩部道碴等措施，以防变形继续扩大而跑道。

(4)发生跑道时必须按线路故障处理，设置停车信号，迅速采取降温拨道等措施紧急处理，消除故障。

4 结束语

无缝线路铺设和既有线换轨施工是一项理论与实际相结合的工作，必须结合现场实际情况，灵活运用科学计算，通过反复测量核实，精心组织，合理安排施工顺序，才能达到设计要求。

无缝线路在我国的发展方兴未艾，随着社会科技水平和社会经济水平的不断发展，无缝线路设计理论与方法将更加的完善。目前，我国对铁路建设的力度不断加强，高速铁路的建设长度不断突破新记录，这也为无缝线路的发展提供了更加广阔的天地。