精密轨道工程低温锁轨施工技术研究

张伟靖 黄立喜 潘 煜 严成辉

(63870部队)

1 工程概况

精密轨道工程全长6.0 km，滑轨采用加工后的QU100A起重轨焊接而成，全程无缝线路，钢轨焊接采用移动式小型气压焊机，焊缝打磨采用小型移动式磨床。根据设计锁轨轨温(48±5)℃和当地高铁锁轨温度(23 ℃)确定本工程锁轨温度为48 ℃(50 ℃偏下利于冬季低温缩轨)。

2 低温锁轨理论研究

为了保证轨道的高平顺性，必须克服钢轨在高温时产生压应力和在低温时产生的拉应力对钢轨的精度产生影响，使钢轨始终处于拉应力状态，按设计要求轨温在50 ℃±5 ℃进行锁定。根据工期和气候情况锁轨放在低温情况比较理想，通过机械张拉达到锁定温度和计算的伸长量。根据当地的气温条件轨温基本处于36 ℃～45 ℃，通过拉伸使钢轨达到设计理论轨温48 ℃完成锁轨工作。

2.1 长钢轨锁定工艺理论

1)按长钢轨的力学理论，当实际轨温低于设计锁定轨温ΔT时，长钢轨的温度力、钢轨线膨胀系数、拉力、拉伸伸长量换算关系如下：

拉伸力:

F=(弹性模量E×钢轨伸长率ΔL/钢轨的长度L)×钢轨横断面积A。

摩擦力:

f=μmg

。

2)不同长度钢轨在不同温差条件下换算关系计算如下：

ΔT=ΔL/(α×L)。

钢轨伸长量ΔL(mm)=温度变化值ΔT×钢轨线膨胀系数α×钢轨长度L。

钢轨伸长量ΔL=(拉伸力F/钢轨横断面积A)/弹性模量×钢轨长度L。

3)QU100A起重轨加工后的主要参数：钢轨与辊轴的摩擦系数μ=0.16；钢轨线膨胀系数α=11.8×10-6m/(m·℃)；弹性模量E=2.1×105MPa；钢轨质量：79.6 kg/m;钢轨横断面积A=102.33 cm2(根据现场钢轨计算断面)。

36 ℃～45 ℃温差计算结果见表1。

表1 钢轨温差伸长量计算

2.2 钢轨拉伸器选定

选用LG-900液压钢轨拉伸机、其性能为最高工作压力:67 MPa,最大牵引力:900 kN，工作油缸最大行程:500 mm, 锁紧形式:斜铁夹紧机构。完全满足QU100A起重轨的锁轨设备要求。

3 锁轨施工工艺

采用0点应力拉伸法进行应力放散，具体操作方法如下。

3.1 高速滑轨钢轨应力放散及锁定施工流程及程序

施工流程：调查近期轨温→检测轨道状态→设置位移观测桩→标记位移临时观测点→卸扣件，顶起钢轨→撞轨，观测临时位移→记录轨温，拉轨→卸扣件落轨，锁定钢轨→锁定焊接。

张拉程序：0→初应力(0.1σcon，47 kN)(作伸长值标记)→σcon(470 kN持续5 min、测伸长值)→锚固→回油到0(测总回缩量)(其他另见拉伸表，如回缩量超过1 mm，再次拉伸，保证理论伸长量)。

3.2 关键工序施工工艺

3.2.1施工准备

1)通过现场调查了解近期轨温的变化情况,决定应力放散与线路锁定的作业时间。按12 m间距支垫滚轮，使钢轨与枕板上的摩擦阻力较小。

2)钢轨充分伸直并有弹性震动情况下(用撞轨器窜动)，在钢轨与枕板K0+000，K0+277.5(C006),K0+577.5(C011),K0+877.5(C016),K1+177.5(C021)处划线以便量测拉伸长度(用石笔在钢轨上和枕板上)。并分别观察该处的轨温记录平均值。

3)在K0+800,K1+200两处钢轨安放两台撞轨器，在拉伸钢轨前和拉伸过程中，辅以撞轨器向拉伸方向撞击，并配以铁锤布包裹锤头敲击钢轨轨腰，使钢轨在拉伸时均匀伸长。

3.2.2钢轨张拉锁定步骤

2)先进行预拉伸拉直钢轨并检查是否有扣板或夹板影响钢轨自由伸缩的地方，使钢轨处于充分自由伸缩状态(理论状态)。

3)来回3次拉动钢轨,钢轨与滚轮之间的摩擦阻力已基本被克服,使钢轨内部处于拉应力状态。在第三次拉伸时测量轨温确定最终拉伸长度。

4)两台撞轨器先撞击钢轨使钢轨自由伸长，使钢轨不再伸长时(开始测各点的轨温，确定钢轨的平均温度，计算钢轨的理论与设计的伸长量)，并开始拉伸到设计轨温伸长量持荷，用撞轨器再次撞击套包带动钢轨向拉伸移动，使钢轨在拉伸过程中基本趋于均匀不再伸长趋于稳定(钢轨发生弹性震动不在伸长)，停止撞轨。

5)观测钢轨拉伸过程中每个观测点的位移量，当钢轨拉伸量达到计算要求拉伸长度时，停止拉轨(如个别点未达到位移量时，进行撞轨使之达到设计值)，取出钢轨下面的滚轮，从距拉伸端7 m向被拉伸方向锁定60对扣板，然后伸缩器回油观测拉伸端钢轨是否有回缩量。如果有回缩量，就重新拉伸并增加锁定扣件数量，直至伸缩器回油后钢轨没有回缩量为止，拆除拉伸器。使锚固端起点7 m处于无应力状态(理论值)，进行与锚固器焊接。

6)在完成起点60对扣板锁定后，依次锁定扣件组，锁定顺序按照先1/2全长、1/4全长、1/8全长、1/16全长的顺序从轨道中部向两端进行。待起点焊接完成后，松开所有扣板使1 500 m钢轨的应力趋于均匀，处于两端锁定中间自由状态。开始再次粗调钢轨，精调结束后用公斤扳手根据设计提供扣压力拧紧扣板。

7)拆除钢轨拉伸机，并转移同线另一根钢轨上进行应力放散和锁定(温度允许的情况下，也可以在第二天同一时间进行)。焊接锚固钢板与钢轨。

8)注意实际轨温,若此时轨温正好符合设计锁定轨温48 ℃,则先拉伸200 kN力来回三次，并提高3 ℃锁定钢轨。若此时轨温低于设计锁定轨温48 ℃,记录轨温,计算拉伸量进行拉轨,并现场测量钢轨的实际拉伸量(第3次),与计算拉伸量比较，当拉伸量和拉力不相符时应以拉伸量为准，并进行超拉伸。

翻译单位包含音位、词素、词、词组、句子和话语[7]。单位转换（等级转换）指的是翻译过程中，由于语言结构的差异，当在译语中无法找到与原语同级的等值对应时，译者可在其他等级中选择与原语匹配度最高的翻译单位，以符合目标语表达方式。单位转换可谓是实现从形合的英语到意合的汉语的绝佳途径。

4 突发事件风险分析和预防

为确保正常施工，预防突发事件以及某些预想不到的、不可抗拒的事件发生，事前有充足的技术措施准备、抢险物资的储备，最大程度地减少人员伤亡、国家财产和经济损失，必须进行风险分析和预防。

4.1 突发事件、紧急情况的风险分析

根据本工程施工情况，在辩识、分析评价施工中危险因素和风险的基础上，确定本工程重大危险因素是钢轨锚固过程中拉伸断轨、高处坠落、触电、火灾等。在工地已采取机电管理、安全管理各种防范措施的基础上，还需要制定架钢轨锚固过程中拉伸断轨的应急方案,具体如下：假设钢轨锚固过程中拉伸可能断轨；假设钢轨锚固过程中拉伸千斤顶失灵，拉伸操作人员违章作业，可能造成钢轨超拉伸等。

4.2 突发事件的风险预防措施

钢轨拉伸安全技术要求。

4.2.1拉伸前的准备工作

1)拉伸区域设置明显的安全标志，禁止非工作人员进入。

2)操作司机须经安全培训、考核合格，身体健康，并定人定岗。

3)电器设备符合用电规范,做到一机一闸一保护,线路完好无破损。

4)检查拉伸设备完好,高压泵与千斤顶之间的所有连接点紫铜管的喇叭是否完好无损，螺丝是否拧紧。

4.2.2拉伸作业实施

1)参加拉伸的人员穿戴好劳动防护用品，特别要戴好防护眼镜、安全帽，以防高压油泵破裂喷油伤眼、伤人。操作人员站立位置安全，有回旋余地。

2)拉伸时要缓慢均匀加压，以免发生误差。

3)千斤顶操作人员要注意保持千金顶水平状态，待受力后方可松开，以防受力时千斤顶偏移滑丝。加压时，高压油泵操作人员注意与千斤顶操作人员保持联系，避免过快或不协调致失误。

4)拉伸时千斤顶后方不得站人，不得在有压力的情况下旋转拉伸工具的螺丝或油管接头。

5)拉伸时如遇临时停电，要立即拉闸断电，以防突然来电发生危险。

5 结语

轨道工程施工证明，长钢轨低温锁轨施工技术满足无缝线路钢轨放散锚固的质量要求，对后续的同类工程施工具有指导意义。该项技术不仅保证了施工质量，而且在促进施工进度、节约了工程造价等方面都有重要意义。