铁路无缝线路应力放散与锁定技术研究

李彪

摘 要：无缝线路技术是重要的轨道结构新技术，无缝线路应力放散和锁定是新建无缝线路的一项重要工作内容，也是运营线路工务部门必做的工作之一。近年来，随着铁路行业的大力发展，无缝线路已经成为主导线路，而应力放散和锁定是无缝线路必须使用的一项施工工艺，其施工水平直接影响着施工进度和施工安全。通过对无缝线路应力放散的条件、方法、质量控制、线路锁定的温度时机等进行分析研究，得出了宝贵的施工经验。

关键词：无缝线路；应力放散；锁定；放散施工流程

中图分类号：U213.9 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）03-0003-02

无缝线路也叫长钢轨线路，就是把若干根标准长度的钢轨经焊接成为1 000～2 000 m而铺设的铁路线路，通常是在焊轨厂将标准轨焊接成100～500 m的轨条，然后再将其运到现场就地焊接后铺设。所谓跨区间无缝线路，就是指轨条长度跨越多个区间甚至全区间，即轨条与轨条、轨条与道岔直接焊接，轨条之间直接传递纵向力和位移量，这是当今轨道结构的一项重要技术，世界各国都在致力于它的研究和铺设。从20世纪30年代开始，人们就一直致力于这方面的研究和实践，采用各种方法将钢轨焊接成无缝线路。

1 无缝线路进行应力放散的前提条件

无缝线路进行应力放散的前提条件是：①实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围以内，或左右股轨条的实际锁定轨温相差超过5 ℃；②锁定轨温不清楚或不准确；③跨区间和全区间无缝线路的两相邻单元轨条的锁定轨温差超过5 ℃，同一区间内单元轨条的最低、最高锁定轨温相差超过10 ℃；④铺设或维修作业方法不当，使轨条产生不正常的伸缩；⑤固定区或无缝道岔出现严重的不均匀位移；⑥夏季线路轨向严重不良，碎弯多；⑦通过测试，发现温度力分布严重不匀。

2 无缝线路应力放散和调整的基本要求

对无缝线路应力放散和应力调整的基本要求是：①无缝线路应力放散和调整施工前，应制订施工计划和安全措施，组织人力，备齐料具，充分做好施工准备。②串动或张拉长钢轨时，应支垫滚筒或采取其他措施，禁止强行撞轨或硬性拨入等改变长钢轨长度的做法。③为了减少缓冲区的换轨作业和封锁线路的次数，应力放散和调整可结合处理重伤焊缝、重伤钢轨、线路爬行等病害，同时进行。④进行应力放散时，应每400 m左右设一撞轨点进行配合，确保长钢轨放散均匀；宜每隔100 m设一位移观测点，位移观测桩应设置齐全、牢固、不易损坏和易于观测。⑤无缝线路应力放散或调整后，应按实际锁定轨温，及时修改有关技术资料和位移观测标记。⑥应力放散办法要根据具体条件决定，可采用滚筒和应力调整器，用列车辗压法或用应力调整器张拉长轨节并辅之撞轨。要求总的放散量要足够，沿钢轨全长放散量要均匀，确定的锁定轨温要准确。

3 锁定轨温的检查

3.1 锁定轨温和设计锁定轨温范围

一般按（t设±5） ℃设定，称之为设计锁定轨温范围。

3.2 施工锁定轨温和实际锁定轨温

施工锁定轨温指的是施工时，在设计锁定轨温范围内把长轨条锁定时的温度。一般规定铺设时，长轨条始终端落槽就位时轨温的平均值为施工锁定轨温。同时，要求始终端就位时的轨温必须控制在设计锁定轨温范围内，否则应待轨温适宜时，将焊接长钢轨放散应力后重新锁定。

3.3 设计锁定轨温t锁的确定

在20世纪80年代前的很长一段时间，人们习惯的做法是取中间轨温加3～5 ℃作为锁定轨温，这种做法现在仍不失为正确的做法。

现在大修设计常用的锁定轨温计算公式为：

t锁= + +（3～5）℃。 （1）

式中：Tmax——当地最高轨温；

Tmin——当地最低轨温；

[Δt降]——允许温降，它是相对于锁定轨温，允许轨温下降的幅度，是根据轨道的强度条件决定的；

[Δt升]——允许温升，它是相对于锁定轨温，允许轨温上升的幅度，是根据轨道的稳定条件决定的。

在轨温变化幅度较小的地区，如取[Δt降]=[Δt升]，则（[Δt降]+[ Δt升]）/2=0，在此情况下，利用现在和以前的计算方法，得出的结果完全一致。

在轨温变化幅度较大的地区，[Δt升]往往起控制作用，一般[Δt降]都大于[Δt升]，在此情况下，（[Δt降]+[Δt升]）/2>0，通过两种计算方法得出的结果就不一样了。

3.4 设位移观测桩来分析锁定轨温的变化

位移观测桩是用来监测钢轨爬行的，同时也是用来监测锁定轨温变化的。

检查长钢轨锁定轨温的变化情况，简单易行的方法就是设置位移观测桩，通过观测钢轨长度的变化，可以计算出锁定轨温变化的大小，从而确定应力放散或调整区段。

4 放散量的计算

长钢轨自由伸缩放散量的计算式为：

ΔL=a（T锁-T0）L. （2）

式中：ΔL——钢轨拉伸量，mm；

a——钢轨膨胀系数为0.000 011 8 ℃；

T锁——设计锁定轨温；

T0——实际轨温；

L——单元轨节长度，m。

5 放散施工流程

5.1 准备工作

施工前，将焊接接头处备用钢轨和工机具全部运送到位，用钢尺将线路进行排尺，标记每百米位置，并标记垫滚杠位置、隔五锁一位置、隔二锁一位置、撞轨器位置等。如果是既有线，一天经工务维护部门同意后，将准备放散单元曲线地段加强线路拉杆隔五留一拆除，给固定钢轨的灰枕锣栓涂油，检查是否有锈死的锣帽，如果有，要及时进行处理，最后将缓冲区准备更换的钢轨全部运送到位。

5.2 拆卸扣件

每小组4人负责100 m线路，将扣件、拉杆等与钢轨边连接件全部拆除，将电务设备导线从终点向起点方向全部拆除，按放散方案中确定的龙口，即放散终点在钢轨伸长方向（撞轨方向）轨端设置锯轨拉伸焊接设备（保证扣件放置稳定，不影响放散作业，不丢失扣件）。如果放散终点是调节缓冲区，需待电务设备全部拆除后，从终点方向解开缓冲区鱼尾板螺栓和扣配件，将外侧扣件放置外侧轨枕头上，内侧放置在不影响施工的稳固地点。

5.3 支垫轨轮

待小组范围扣件拆卸完毕后，由起道人员配合小组人员在指定位置垫放放散轨轮，按照隔10根枕木垫1个的标准分布。轨轮垫放在轨枕空内枕木头上，要求枕木头与承轨槽相平。如果是小滚杠根则应放置在灰枕上，然后使用小铲将胶垫全部松动，避免拉伸放散时将胶垫拉斜。

5.4 测量轨温

相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于 5 ℃；同一区间内单元轨节施工锁定的最高与最低锁定轨温差不大于10 ℃；左右两股钢轨的锁定轨温最好一致，且最大差值不得大于3 ℃。

位于单元轨撞轨器安放位置的撞轨班长，在拆卸扣件的同时，要将轨温计贴放在上述位置。

5.5 划监测线并安装撞轨器

撞轨器的设置标准：从放散起点开始计算长度，曲线地段1台/400 m，直线地段1台/500 m。撞轨班长应在本组范围的末端倒数第三根轨枕上轨底边缘处划监测线。

监测线的划置方法：首先在轨枕上划一条与钢轨垂直的基本线，然后再在钢轨对应位置上划观测线。

各工班长画好线后向现场负责人汇报。

在工班长画线的同时，撞轨组要将撞轨器安装在设置位置。

当T0小于锁定轨温时，可分两种情况进行处理。处理办法为：等待轨温上升至锁定轨温，在轨温上升阶段，各小组人员需均匀敲打钢轨，使内部应力均匀，该方法适用于天气晴朗且气温变化较快时的轨温上升阶段。一般在T0小于T锁3 ℃以内进行作业，这种方法适合在新建铁路不限制施工时间的情况下使用。

当T0略高于锁定轨温时，可按下列方法进行处理。工作人员可以采用等待轨温下降的办法，在轨温下降至锁定轨温范围内时进行锁定，等待过程中，各小组需不断敲击钢轨。该方法适于在下午钢轨的降温阶段使用，要求T0-T锁≤3 ℃。

在进行既有线施工时，如果在升温阶段给点时间，T0>T锁时，不进行作业；如果在降温阶段T0-T锁≥3 ℃时，不进行作业（降温阶段是否作业，由现场技术人员根据天气、风力情况来确定）。

在进行撞轨作业时，各小组按要求从起点进行编号。

5.6 线路锁定

在线路达到锁定轨温条件时，撤掉撞轨器和放散滚筒（杠），扣件组和焊轨组快速进行锁定作业。扣件组恢复印线路扣件，焊轨组进行锁定焊接（如有拉轨器，锁定完成后撤掉）。

锁定时，各小组上扣件按下列操作进行：先隔5上1，再隔2上1，然后全部上紧。

扣件的扭力：弹条Ⅱ型扣件应使弹条中部前端下颚与轨距挡板接触或以80～120 N·m作为控制力矩。

天窗点后：经过两趟列车后，将缓冲区钢轨接头进行加力。

线路锁定完成后，在钢轨内侧标记锁定轨温。

5.7 设置位移观测标记

在钢轨非作用边对应位移观测桩位置做好位移观测标记。

位移观测桩设置好后，观测桩周围用100号水泥砂浆填塞捣实。

运营线路放散单元轨位移观测桩的设置利用既有线原有的观测桩按工务部门要求进行标注。

6 应力放散质量控制

应力放散应做到放散均匀、锁定准确，相邻两段单元轨节的锁定轨温之差不得大于5 ℃，左右两股钢轨的锁定轨温之差不得大于3 ℃，同一区间设计锁定轨温的最高与最低锁定轨温之差不得大于10 ℃。

应力放散时观测：应力放散时，每隔50 m或100 m设一个位移观测点，观测放散时的钢轨位移量，应力放散应均匀。

锁定后无缝线路的位移观测：锁定后无缝线路的位移观测桩处换算200 m范围内相对位移量不得大于10 mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20 mm。

单元轨节应在道床达到初期稳定阶段时才可进行线路应力放散工作。

线路应力放散前应掌握当地的轨温变化情况，根据轨温变化规律，合理选定施工时间，计划锁定轨温。

单元轨节锁定前应按设计要求设置好位移观测桩。

〔编辑：曹月〕

5.3 支垫轨轮

待小组范围扣件拆卸完毕后，由起道人员配合小组人员在指定位置垫放放散轨轮，按照隔10根枕木垫1个的标准分布。轨轮垫放在轨枕空内枕木头上，要求枕木头与承轨槽相平。如果是小滚杠根则应放置在灰枕上，然后使用小铲将胶垫全部松动，避免拉伸放散时将胶垫拉斜。

5.4 测量轨温

相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于 5 ℃；同一区间内单元轨节施工锁定的最高与最低锁定轨温差不大于10 ℃；左右两股钢轨的锁定轨温最好一致，且最大差值不得大于3 ℃。

位于单元轨撞轨器安放位置的撞轨班长，在拆卸扣件的同时，要将轨温计贴放在上述位置。

5.5 划监测线并安装撞轨器

撞轨器的设置标准：从放散起点开始计算长度，曲线地段1台/400 m，直线地段1台/500 m。撞轨班长应在本组范围的末端倒数第三根轨枕上轨底边缘处划监测线。

监测线的划置方法：首先在轨枕上划一条与钢轨垂直的基本线，然后再在钢轨对应位置上划观测线。

各工班长画好线后向现场负责人汇报。

在工班长画线的同时，撞轨组要将撞轨器安装在设置位置。

当T0小于锁定轨温时，可分两种情况进行处理。处理办法为：等待轨温上升至锁定轨温，在轨温上升阶段，各小组人员需均匀敲打钢轨，使内部应力均匀，该方法适用于天气晴朗且气温变化较快时的轨温上升阶段。一般在T0小于T锁3 ℃以内进行作业，这种方法适合在新建铁路不限制施工时间的情况下使用。

当T0略高于锁定轨温时，可按下列方法进行处理。工作人员可以采用等待轨温下降的办法，在轨温下降至锁定轨温范围内时进行锁定，等待过程中，各小组需不断敲击钢轨。该方法适于在下午钢轨的降温阶段使用，要求T0-T锁≤3 ℃。

在进行既有线施工时，如果在升温阶段给点时间，T0>T锁时，不进行作业；如果在降温阶段T0-T锁≥3 ℃时，不进行作业（降温阶段是否作业，由现场技术人员根据天气、风力情况来确定）。

在进行撞轨作业时，各小组按要求从起点进行编号。

5.6 线路锁定

在线路达到锁定轨温条件时，撤掉撞轨器和放散滚筒（杠），扣件组和焊轨组快速进行锁定作业。扣件组恢复印线路扣件，焊轨组进行锁定焊接（如有拉轨器，锁定完成后撤掉）。

锁定时，各小组上扣件按下列操作进行：先隔5上1，再隔2上1，然后全部上紧。

扣件的扭力：弹条Ⅱ型扣件应使弹条中部前端下颚与轨距挡板接触或以80～120 N·m作为控制力矩。

天窗点后：经过两趟列车后，将缓冲区钢轨接头进行加力。

线路锁定完成后，在钢轨内侧标记锁定轨温。

5.7 设置位移观测标记

在钢轨非作用边对应位移观测桩位置做好位移观测标记。

位移观测桩设置好后，观测桩周围用100号水泥砂浆填塞捣实。

运营线路放散单元轨位移观测桩的设置利用既有线原有的观测桩按工务部门要求进行标注。

6 应力放散质量控制

应力放散应做到放散均匀、锁定准确，相邻两段单元轨节的锁定轨温之差不得大于5 ℃，左右两股钢轨的锁定轨温之差不得大于3 ℃，同一区间设计锁定轨温的最高与最低锁定轨温之差不得大于10 ℃。

应力放散时观测：应力放散时，每隔50 m或100 m设一个位移观测点，观测放散时的钢轨位移量，应力放散应均匀。

锁定后无缝线路的位移观测：锁定后无缝线路的位移观测桩处换算200 m范围内相对位移量不得大于10 mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20 mm。

单元轨节应在道床达到初期稳定阶段时才可进行线路应力放散工作。

线路应力放散前应掌握当地的轨温变化情况，根据轨温变化规律，合理选定施工时间，计划锁定轨温。

单元轨节锁定前应按设计要求设置好位移观测桩。

〔编辑：曹月〕

5.3 支垫轨轮

待小组范围扣件拆卸完毕后，由起道人员配合小组人员在指定位置垫放放散轨轮，按照隔10根枕木垫1个的标准分布。轨轮垫放在轨枕空内枕木头上，要求枕木头与承轨槽相平。如果是小滚杠根则应放置在灰枕上，然后使用小铲将胶垫全部松动，避免拉伸放散时将胶垫拉斜。

5.4 测量轨温

相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于 5 ℃；同一区间内单元轨节施工锁定的最高与最低锁定轨温差不大于10 ℃；左右两股钢轨的锁定轨温最好一致，且最大差值不得大于3 ℃。

位于单元轨撞轨器安放位置的撞轨班长，在拆卸扣件的同时，要将轨温计贴放在上述位置。

5.5 划监测线并安装撞轨器

撞轨器的设置标准：从放散起点开始计算长度，曲线地段1台/400 m，直线地段1台/500 m。撞轨班长应在本组范围的末端倒数第三根轨枕上轨底边缘处划监测线。

监测线的划置方法：首先在轨枕上划一条与钢轨垂直的基本线，然后再在钢轨对应位置上划观测线。

各工班长画好线后向现场负责人汇报。

在工班长画线的同时，撞轨组要将撞轨器安装在设置位置。

当T0小于锁定轨温时，可分两种情况进行处理。处理办法为：等待轨温上升至锁定轨温，在轨温上升阶段，各小组人员需均匀敲打钢轨，使内部应力均匀，该方法适用于天气晴朗且气温变化较快时的轨温上升阶段。一般在T0小于T锁3 ℃以内进行作业，这种方法适合在新建铁路不限制施工时间的情况下使用。

当T0略高于锁定轨温时，可按下列方法进行处理。工作人员可以采用等待轨温下降的办法，在轨温下降至锁定轨温范围内时进行锁定，等待过程中，各小组需不断敲击钢轨。该方法适于在下午钢轨的降温阶段使用，要求T0-T锁≤3 ℃。

在进行既有线施工时，如果在升温阶段给点时间，T0>T锁时，不进行作业；如果在降温阶段T0-T锁≥3 ℃时，不进行作业（降温阶段是否作业，由现场技术人员根据天气、风力情况来确定）。

在进行撞轨作业时，各小组按要求从起点进行编号。

5.6 线路锁定

在线路达到锁定轨温条件时，撤掉撞轨器和放散滚筒（杠），扣件组和焊轨组快速进行锁定作业。扣件组恢复印线路扣件，焊轨组进行锁定焊接（如有拉轨器，锁定完成后撤掉）。

锁定时，各小组上扣件按下列操作进行：先隔5上1，再隔2上1，然后全部上紧。

扣件的扭力：弹条Ⅱ型扣件应使弹条中部前端下颚与轨距挡板接触或以80～120 N·m作为控制力矩。

天窗点后：经过两趟列车后，将缓冲区钢轨接头进行加力。

线路锁定完成后，在钢轨内侧标记锁定轨温。

5.7 设置位移观测标记

在钢轨非作用边对应位移观测桩位置做好位移观测标记。

位移观测桩设置好后，观测桩周围用100号水泥砂浆填塞捣实。

运营线路放散单元轨位移观测桩的设置利用既有线原有的观测桩按工务部门要求进行标注。

6 应力放散质量控制

应力放散应做到放散均匀、锁定准确，相邻两段单元轨节的锁定轨温之差不得大于5 ℃，左右两股钢轨的锁定轨温之差不得大于3 ℃，同一区间设计锁定轨温的最高与最低锁定轨温之差不得大于10 ℃。

应力放散时观测：应力放散时，每隔50 m或100 m设一个位移观测点，观测放散时的钢轨位移量，应力放散应均匀。

锁定后无缝线路的位移观测：锁定后无缝线路的位移观测桩处换算200 m范围内相对位移量不得大于10 mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20 mm。

单元轨节应在道床达到初期稳定阶段时才可进行线路应力放散工作。

线路应力放散前应掌握当地的轨温变化情况，根据轨温变化规律，合理选定施工时间，计划锁定轨温。

单元轨节锁定前应按设计要求设置好位移观测桩。

〔编辑：曹月〕