哈密货车南环线无缝线路低温锁定施工技术

李 军

(乌鲁木齐铁路局哈密铁路建设指挥部，新疆哈密 839000)

1 工程概述

哈密货车南环线设计为跨区间无缝线路，设计锁定轨温(24±5)℃，正线铺轨长度为102.285 km。由既有兰新线火石泉车站引入，至既有兰新线红旗村至红光区间引出，全线共有5段无缝线路与既有兰新线相关联。按照乌鲁木齐铁路局和哈密铁路建设指挥部对哈密货车南环线总体工期要求，定于2012年10月30日全线开通运营，因此上述5段无缝线路地段施工均安排在11月份前后进行。批复的天窗时间大致在早上7:00至10:00，最低轨温达－8℃。应力放散均匀和锁定轨温控制是无缝线路施工中非常关键的工序，它对轨道的几何尺寸以及线路的稳定，以及能否达到设计及验标的要求起着决定性作用。

为了保证无缝线路在低温条件下的施工质量，经研究采取拉伸放散的方法，利用大吨位的钢轨拉伸器，配合撞轨小车和支垫滚筒，根据计算好的拉伸量进行拉伸放散，使实际锁定轨温符合设计锁定轨温范围，以达到无缝线路施工的质量要求。

2 施工重、难点分析

在低温条件下进行无缝线路施工，首先要保证所有机具(包括钢轨拉伸器、撞轨小车、内燃扳手、锯轨机等)在低温条件能够正常工作;其次在支垫滚筒时必须保证钢轨基本处于无阻力状态;第三拉伸时必须达到计算的拉伸量且每个临时位移观测点的拉伸量必须满足要求，以保证拉伸均匀;最后锁定时扣件扭力必须满足规范要求，以保证拉伸放散的效果。

3 施工总体步骤

以其中红旗村至哈密东区间上行线K1308+800—K1309+300段为例进行介绍。

3.1 施工前的准备工作

1)必须与行车部门、设备管理单位签订施工安全配合协议。

2)施工前对施工现场进行踏勘，确定放散里程及长度，并核对营业线设备，制定切实可行的施工方案和计划并按营业线施工相关规定逐级上报、审批。

3)筹备施工用料及施工机具、人员，并组织进行人员的岗前安全、技术培训，持证上岗。

4)施工防护员提前1 h到位，驻站联络员提前1 h到位，办理相关登记工作，检查通信设备并测试畅通情况。

5)作业人员、机具设备提前1 h到位，检查机具并发动试机、预热。

6)封锁施工前一天对作业人员进行详细分工，并对所有作业人员进行详细的技术交底。

3.2 天窗点内施工

本段无缝线路应力放散及锁定施工，按照乌鲁木齐铁路局调度所批复的计划，定于2012年11月7日进行，时间为6:40至9:40，共计180 min。施工主要内容为封锁红旗村至哈密东区间上行线K1308+800—K1309+300段180 min，进行无缝线路应力放散及锁定施工，施工等级为ⅢB。

3.2.1 拉伸放散法

拉伸放散法是在设计的锁定轨温范围以下时，利用钢轨拉伸器和撞轨器配合作用，通过均匀拉伸长轨条，以提高它的零应力轨温，使锁定轨温一步到位的方法。拉伸长轨条时，要做到匀、准、够。

1)确定放散长度。根据现场调查，需要放散的里程为K1308+800—K1309+300，放散长度为500 m。

2)设立固定点及临时位移观测点。每50 m设置1对临时位移观测点，该段共计设置10对观测点，每个技术员负责3个点观测与位移量的记录。

3)松扣件，垫入滚筒，保证钢轨自由伸缩。封锁施工开始后，安排人员进行松扣件，支垫滚筒。每12.5 m垫一个滚筒，支垫后放散段内钢轨不与胶垫接触，保证钢轨达到自由伸缩状态。在自然温度的条件下，轨下垫滚筒，松开全部扣件，使钢轨能自由伸缩。以50 m为单位进行观测，并用撞轨器沿钢轨走行方向依次撞轨，当钢轨发生反弹现象时，即视为零应力。

4)测量轨温，进行预拉伸，以消除钢轨碎弯。现场实测轨温为－5℃，设计锁定轨温为24℃，差值为29℃，按照计算量进行预拉伸。

5)根据设计锁定轨温与实测轨温的差值，计算并标记钢轨的变化长度，并在钢轨上每隔50 m做标记。

拉伸量计算方法:钢轨放散至零应力状态后，根据设计轨温和实际锁定轨温计算出钢轨拉伸量，用拉伸器和撞轨器联合作用拉出该伸长量后即锁定钢轨。

钢轨拉伸量计算公式为

式中:ΔL为钢轨伸长量，mm;α为钢轨的线膨胀系数，α=0.000 011 8/℃;L为钢轨长度，m;TS为钢轨的设计锁定轨温，℃;TSJ为钢轨的实际轨温，℃。

根据现场实测轨温与设计锁定轨温的差值，计算每50 m处拉伸量依次为17，34 mm，直到170 mm。

6)放散应力时，每隔50 m设1个位移观测桩，观测放散时钢轨的位移量，及时排除影响放散的障碍，力求应力放散均匀。

7)使用拉伸器和撞轨小车共同作用拉伸钢轨，使其达到设定的标记，并使钢轨拉伸器保压，待每隔5上1扣件紧固完成后泄压，撤出拉伸器。

8)补齐所有扣件后锁定钢轨。

《浙江省海洋功能区划（2011-2020 年）》（2018 年修订版）正式发布（省厅办公室） .........................11-13

9)新线与既有线连接处采取铝热焊进行钢轨焊接。

10)施工完成后与设备管理单位、现场监督人员对施工区段进行检查，确认线路达到开通条件。

3.2.2 时间划分

1)设置防护，下达封锁命令，用时5 min;

2)松扣件、支垫滚筒，用时35 min;

3)测轨温，预拉伸，用时10 min;

4)配合撞轨，拉伸至预设位置，用时10 min;

5)撤出滚筒，上扣件进行锁定，用时35 min;

6)钢轨焊接，用时75 min;

7)线路检查，用时10 min，以上共计180 min。

拉伸放散流程见图1。

图1 拉伸放散流程

4 技术要点

4.1 影响放散均匀的因素

1)撞轨的方式。撞轨的方式有两种，一种为小型撞轨器，在单元焊节上每500 m左右放置一个，通过撞轨器撞击撞块使钢轨克服伸缩阻力，向前移动;第二种为用大锤沿单元轨节长度均匀分布撞击钢轨，锤头不得轻于2.72 kg。这两种撞轨方式在现场中均有使用，各有优缺点，实践证明将两者结合使用效果较好。当临时位移观测点距离为50 m时，临时位移观测点的位移误差值能减小到2 mm左右。

2)滚筒的阻力。滚筒的阻力取决于滚筒的数量和滚筒与钢轨的摩擦系数。滚筒的数量由放置距离决定，放置距离由钢轨的挠度决定，用公式 f=5ql4/(384EI)计算(式中q为单位长度钢轨重量，l为长度，E为钢轨的弹性模量，I为钢轨的惯性矩)，通过计算和实践，现场60 kg钢轨一般每10 m放置一个滚筒。

滚筒与钢轨的摩擦系数越小越有利于钢轨拉伸，自然，滚动摩擦比滑动摩擦系数小，现场的滚筒均做成滚动轴承式。在秦沈线实践中拉伸器的拉力值与理论上的值相差很小，证明滚筒的阻力很小。

3)线路的原始弯曲。线路的原始弯曲分线路的弯曲和钢轨的变形两种，线路的弯曲主要是钢轨在滚筒上放置时有一定的活动范围而产生的自然弯曲。钢轨的变形有弹性变形和塑性变形两种，弹性变形一般可以通过撞轨恢复，塑性变形则必须使用钢轨校直器校正，在长轨条中的塑性变形在钢轨焊接接头处较常见。

4)线路曲线半径及坡度。曲线半径越小钢轨在滚筒上越不易伸缩，坡度为上坡时钢轨越不易伸缩。

4.2 预拉伸施工

预拉伸就是在线路放散前预先对钢轨进行拉伸，最大限度地消除线路的原始弯曲和滚筒的阻力，使放散更趋于均匀。施工时应预先对钢轨拉伸至计划值的80%，然后再使拉力归0，再次正式拉伸后，落槽锁定。预拉伸的过程中，撞轨是必要的辅助措施。

4.3 扣件扭力达标

拉伸钢轨至固定标记后，利用内燃扳手每隔5上1进行扣件紧固，要求在最短的时间内完成此项工作，然后补齐所有扣件，扣件扭力必须满足规范要求，保证无缝线路应力放散及锁定的效果。

4.4 应力放散与锁定应遵循的原则

以钢轨始端和终端落槽时分别测得的轨温平均值作为施工锁定轨温，施工时轨条下每12.5 m垫入一滚筒，使轨条处于自由伸缩状态。

施工时锁定轨温必须在设计锁定轨温范围内，否则必须进行应力放散，重新锁定。应力放散时应保证轨温均匀，相邻单元节间的锁定轨温差不得大于5℃，左右两股钢轨的锁定轨温差不得大于5℃，且曲线外股钢轨锁定轨温不得高于内股，否则需放散应力重新锁定。

无缝线路锁定前应设置长钢轨纵向位移观测桩。

5 人员组织及机具配置(表1，表2)

表1 劳动力组织

表2 机具设备配置

6 后期监控

无缝线路放散及锁定完成后及时做好“零点”标记，并在以后5 d内连续进行了位移观测。于2013年4月份天气转暖后同样连续5 d进行了位移观测，其位移量符合验收标准要求。因此，在低温条件下进行无缝线路应力放散及锁定施工是可行的。

7 结语

通过哈密货车南环线在低温条件和受营业线天窗时间限制的情况下，进行无缝线路应力放散及锁定施工的实践经验，总结了在拉伸放散时，利用钢轨拉伸器和撞轨器配合作用，通过均匀拉伸长轨条，以提高它的零应力轨温，使锁定轨温一步到位的方法;作业中增加了预拉伸工序，并需做到匀、准、够等要点。该方法可有效地控制好无缝线路施工质量，对类似工程具有借鉴作用。

［1］中华人民共和国铁道部.TB/T 1632.1—2005 钢轨焊接第1部分通用技术条件［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［2］中华人民共和国铁道部.TB/T 10413—2003 铁路轨道工程施工质量验收标准［S］.北京:中国铁道出版社，2003.

［3］广钟岩.铁路无缝线路［M］.4版.北京:中国铁道出版社，2003.

［4］刘国栋.寒冷地区客运专线跨区间无缝线路锁定施工［J］.铁道建筑，2012(9):126-128.

［5］陈孟强，邓启军，刘连学.京津城际铁路无缝线路低温锁定施工技术［J］.铁道建筑，2008(增刊):178-180.