铁路建设论文有砟轨道无缝线路施工技术

所属栏目：交通运输论文
发布时间：2013-11-16 16:15:20  更新时间：2013-11-16 16:39:18

　　摘要：近年来，随着社会经济的不断发展，人们对高效、安全的出行需求也日益旺盛，大力发展铁路事业无疑极大的缓解了交通压力，迎合了人们的强烈需求。无缝线路更是以便捷、安全、舒适、维修费用低等特点，深受人们的欢迎。本文结合有砟轨道无缝线路施工技术要点，从九大方面详细介绍了无缝线路的施工关键技术，可为同类型施工提供参考。

　　关键词：有砟轨道,无缝线路,长钢轨,焊接,应力放散

　　1引言

　　为提高行车安全性和舒适度，有砟无缝线路采用500m长钢轨，并进行钢轨现场焊接。有砟轨道无缝铁路的施工工艺流程图如下：

　　基地钢轨焊接→底砟摊铺→铺设长钢轨→第一遍上砟整道→第二遍上砟整道→工地钢轨焊接→第三遍上砟整道→应力放散及锁定→精细整道→轨道整理→钢轨预打磨→全线轨检。

　　2基地钢轨焊接

　　目前国内铺设无缝线路的长钢轨，基本是在焊轨厂将标准100m轨焊接成为500m长钢轨，焊接采用闪光接触焊。

　　基地钢轨焊接全过程由电脑控制，且焊后自动显示评价焊接结果，信息化程度高，焊接质量容易得到保证。其焊接工艺原理是利用钢轨端面连续闪光，焊接电流产生的热量加热钢轨端头，最后实现挤压(顶锻)形成焊头。其实电阻火花并没有使钢轨端部完全熔化，而是以高电流透过电阻产生高温的状况，促使钢轨转变成可塑性状态，再以压力作用形成类似晶粒分子差排作用，产生钢轨结构晶粒重新排列，最终获得品质良好的焊接工件。焊接工艺流程如下所示：

　　标准钢轨进场检验→选配轨→刷磨除锈→钢轨焊接→焊头粗磨→焊头热处理→焊头冷处理→四向调直→焊头精磨→焊头探伤检查→焊头外观检查。

　　3底砟摊铺

　　施工前，铺轨单位、路基施工单位和监理单位共同对路基进行检查验收，复核路基宽度、标高、平面位置、路基压实度等，确认无误后方可开始进行底砟摊铺。

　　底砟可采用汽车运输，装载机配合装车，利用沿线公路或施工便道运至施工工点。平地机粗平摊铺后，压路机进行碾压密实，最后利用钢钎挂线控制底砟顶面，人工配合机械进行细平。

　　底砟摊铺厚度不宜小于150mm，摊铺时应考虑50mm预留沉落量，一般底砟摊铺厚度为200～250mm。底砟摊铺完成后利用不小于160kPa的压路机进行碾压，压实密度不小于1.6g/cm3。铺设完成后底砟顶面应平整，保证轨枕两端道床高于中部，高程允许偏差±20mm,厚度允许偏差为±50mm,半宽允许偏差为0～＋50mm，3m靠尺检查平整度不大于20mm。

　　4铺设长钢轨

　　长钢轨铺设采用单枕连续法，利用CPG500型铺轨机直接铺设500m长钢轨，轨枕提前在铺轨基地锚固。

　　单枕连续法施工工艺主要包括硫磺锚固、5000m长钢轨装车运输、测量放样、卸轨、布枕、长钢轨铺设等。

　　（1）硫磺锚固

　　预应力混凝土轨枕提前在基地对螺旋道钉进行硫磺锚固。锚固一般采用固定台位反锚法施工。根据TB10413-2003《铁路轨道工程施工质量验收标准》中对硫磺砂浆配合比的要求，硫磺：水泥：砂子：石蜡=1：（0.3～0.6）：（1～1.5）：（0.01～0.03）在。硫磺砂浆温度升至160℃左右即可灌注，最高不得超过180℃，灌注要一次完成，但不宜太满，灌浆深度应比螺旋道钉插入孔内的长度大20mm，锚固浆顶面应于承轨槽面平，溢出的残渣凝固后要铲除干净，螺旋道钉圆台的地面要高出承轨槽0～2mm，并涂刷防锈绝缘材料。锚固完成后对轨枕螺旋道钉进行检查，道钉要与承轨槽面垂直，歪斜不得大于2°，偏离孔中心不得大于2mm，道钉外露长度为80mm，允许偏差为±2mm。最后对螺旋道钉进行抗拔试验检查，每1公里做3根检查，每个螺旋道钉的抗拔力不得小于60kN。

　　（2）长钢轨装车

　　根据单元轨节设计和铺轨前方桥梁、隧道、道岔设置情况，编制配轨计划表。按配轨计划表组织长钢轨运输车在铺轨基地长轨存放区吊装长钢轨，吊装作业采用32台3T群吊作业，长轨运输车按一层10根长钢轨装车。装车时，选择轨端高低公差相近的长钢轨配对为前后两对长轨。装车完毕，逐根逐层检查长钢轨锁定状态，确保锁固。

　　（3）长钢轨运输

　　长钢轨运输采用长钢轨运输列车，长轨运输列车由东风4型机车和38辆平板车组成，其中37辆装运500米长轨，1辆隔离车，共计38辆，换长51.4。长轨车采用特制的综合承轨架，两边设有槽钢做的护板，每辆平板车装有滚轮两组，每列有两辆长轨锁定车。车列两端的平车上设有挡轨板，槽钢防护板上装砼枕，每节车装轨枕4层，每层之间有防滑方木，端头装有立柱挡住轨枕以防窜动倒塌，以保证运输安全。

　　（4）测量放样

　　利用全站仪测量，放出线路中心线，并拉一条直径大于2mm的棉线，棉线固定桩点的高度不能超过道床上平面，桩间距按直线10m，曲线5m设置。

　　（5）卸轨

　　长轨运输列车对位后，松开长钢轨锁紧装置（每次只允许松开所要拖拉的一对长钢轨），使旋转式间隔铁、中间隔铁圆头朝上。将卷扬装置上的钢丝绳穿过三个钢轨收放装置（钢轨导向框、钢轨推送装置、分轨导框），将其置于所松开的一对长钢轨的前端，打紧斜楔挡。启动卷扬机，将长钢轨从枕轨运输车组上拖出，并通过分轨装置向车体两侧分出，调整分轨导框的位置，使钢轨顺利进入推送装置，钢轨导向框和钢轨收放装置至卷扬机位置。取掉斜楔和斜楔挡，卷扬机反转，将钢丝绳收回。启动钢轨推送装置，将钢轨往前推送。通过导向框和钢轨收放装置的导向滚轮组将钢轨推送到作业车的履带式牵引装置前端。

　　（6）拖拉钢轨

　　履带式钢轨推土机对位后，将钢轨固定在拖拉架的钢轨夹持器上，推土机向前拖拉钢轨。钢轨拖拉过程中，在长钢轨底下的道砟上每10m左右放置一滚筒。当长钢轨拖拉至剩下约10m时，推土机应放慢拖拉速度（≤15m/min），当长钢轨尾端拖出长钢轨对位器前的钢轨导向框之后，推土机速度再次减慢。此时通过无线对讲与推土机司机联络对位，直到长钢轨尾端超过已铺设钢轨轨端100mm左右。

　　（7）布枕

　　将轨枕间距等参数输入CPG500铺轨机布枕器操作系统，铺轨机在感应装置的控制下，沿线路中心线向前移动，布枕器完成自动布枕作业。

　　（8）钢轨铺设

　　操控长钢轨就位器，通过对轨装置夹持待铺钢轨使其轨端与已铺钢轨轨端对位，并用专用无孔夹板将两根长钢轨连接在一起；变换作业车上三个分收轨装置的空间位置，使其由分轨状态转换为收轨状态；通过各个分收轨装置和就位器，逐步将钢轨收入承轨槽内，实现铺轨机组的边走边铺。

　　长钢轨入槽前在作业车下匀枕装置后部进行橡胶垫板的放置，长钢轨就位后，在辅助动力车下可以进行轨道扣件等的初始安装和紧固工作（初装量约10%）。

　　长轨始端落槽及长轨终端合龙,分别测定一次轨温,两次测得轨温的平均值作为该段长钢轨的铺设轨温。

　　5上砟整道

　　铺轨后，为确保线路稳定，需及时对线路进行上砟整道。K13风动卸砟车由机车牵引进行补砟，对已补砟并达到大机养护条件的地段采用SPZ-200型配砟整形车进行配砟，DCL-32型捣固车紧跟进行起拨道捣固，WD-320动力稳定车进行稳定，完成一个捣固作业循环。一般2捣2稳后进行工地单元轨焊接，3捣3稳后可使道床达到初期稳定状态，进行线路应力放散及锁定。

　　（1）施工准备

　　线路上损坏的轨枕先行抽换，并人工捣固密实；扣配件齐全、紧固；预留接头夹板齐全，螺栓连接牢固；线路上不能进行大机整道的部位（道岔岔区以及无缝夹板处）要在大型捣固车前进方向道心右侧标注清楚。

　　大型机械整道作业前，应先人工使用小型起拨道机、小型捣固机进行整道作业，基本消除线路方向、水平、扭曲等不良情况，按设计要求设置超高，同时将枕下道砟捣固密实。

　　大型机械整道作业前结合实测起道量进行上砟、补砟作业，确保轨枕盒内道砟均匀饱满，道砟顶面略高于轨枕面，道砟厚度不小于150mm。

　　测量队在大型机械整道前1日将测量好的拨道量、起道量按10m一点移交给大型捣固车，并将测量数据清晰标注于捣固机前进方向道心的右侧。

　　（2）分层上砟整道

　　大型机械整道作业施工流程图见图1。

　　图1大型机械整道作业施工工艺流程图

　　6工地钢轨焊接

　　工地钢轨焊接采用移动式闪光接触焊，待线路大机整道2遍后可进行现场单元轨焊接，即将已铺设的500m长钢轨焊接成1000～2000m单元轨节。

　　工地钢轨焊接可使用UN5-150ZB型移动闪光接触焊（闪光对焊）的方法焊接，焊机进场确认设备一切正常后将待焊钢轨按规定要求进行焊接型式试验，确定焊接参数合格后方可正式施工。

　　工地钢轨焊接施工工艺流程如下：

　　拆除扣件→支垫滚筒→轨端打磨→焊机对位→焊接与推瘤→正火→矫直→粗打磨→探伤检查→精磨→外观检查。

　　拆除待焊钢轨接头前方全部长钢轨及后方10m范围内的扣配件，并每隔12.5m支垫滚筒，将钢轨垫高，减少钢轨纵向移动阻力。在曲线段或长大坡度处焊接时，可适当减少滚筒垫放间距。采用端磨机对钢轨端头500mm范围内钢轨轨顶、轨底和端面除锈，轨腰打磨位置为100～350mm范围内，打磨后的表面要见光泽，不得有锈斑。打磨要沿钢轨方向纵向打磨，禁止横向打磨，对母材的打磨量不得超过0.2mm。焊机对正后用机头钢轨夹紧装置夹紧钢轨，对准系统将两根钢轨沿钢轨中轴线对中，启动焊机进行焊接，焊接时间约2分钟，焊接完成后自行完成推瘤。推瘤后，在未经打磨处理的情况下，使用1m凹槽检测直尺和塞尺检查接头错边。正火使用火焰加热器对焊接接头进行加热，焊接接头低于500℃时方可正红，加热温度控制在850～950℃，钢轨温度控制使用红外测温仪测量。粗打磨使用仿形打磨机沿钢轨方向纵向打磨，粗磨后的表面应平整、光洁，与母材过渡圆顺。焊接接头冷却到50℃以下时进行超声波探伤检查，探伤检查不合格的接头需锯掉重新焊接。探伤合格后的接头沿焊缝及焊缝中心线两侧各450mm长度范围内进行精磨作业，使用电子平直仪检查平直度，1m平直尺检测表面不平度，检测合格视为焊接接头合格。

　　7应力放散及锁定

　　线路应力放散及锁定是在轨道几何形态基本达到设计规定且道床已达到初期稳定状态下，在合适的轨温条件下，重新松开扣件、支垫滚筒、使钢轨自由伸缩，放散掉积累在单元轨节内的附加应力和温度应力，使其达到设计锁定轨温时的“零”应力状态，将线路锁定，完成无缝线路的过程。应力放散有两种方法：一位滚筒放散法，即实测轨温在设计锁定轨温范围内，放散时在钢轨下加垫滚筒，利用撞轨器使用钢轨自由伸缩，等钢轨充分回弹后，即钢轨内应力达到“零”应力，迅速锁定线路；二是拉伸器滚筒放散法，即实测轨温低于设计锁定轨温下限值时，将要放散的单元轨节一端与已放散锁定的线路焊接，一端安装钢轨拉伸器，根据实测轨温计算出单元轨节的拉伸量，用拉轨器将单元轨节拉伸至计算出的拉伸量，各测点位移均达到计算位移量后进行锁定。

　　（1）应力放散条件

　　线路应力放散前轨道几何尺寸应基本达到设计规定：高低允许偏差5mm，轨向允许偏差5mm，扭曲允许偏差5mm,轨距允许偏差＋4～－2mm,水平允许偏差5mm;道床应达到初期稳定状态：道床横向阻力不小于7.5kN/枕，道床支承刚度不小于70kN/mm。

　　（2）质量标准

　　无缝线路应在设计锁定轨温范围内锁定，且同一单元轨节左右股钢轨的锁定轨温差不应大于5℃，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的最高与最低锁定轨温差不应大于10℃。长大隧道内距洞口20m范围内无缝线路的设计锁定轨温与两端区间无缝线路的设计锁定轨温应一致，隧道相邻单元轨节的设计锁定轨温按锁定轨温差不大于5℃逐渐过渡。洞口过渡段加强锁定。

　　8精细整道

　　线路应力放散及锁定完成后，对线路进行三遍精细整道。第一遍采用精确法作业，第二、三遍采用顺平法作业，起道量控制15mm左右，采用单捣，夹持时间设置在0.8s，大机起终点重合地段采用搭接法作业。捣固作业后的稳定车稳定速度为1km/h，稳定频率按35Hz设置，加载至80%。

　　在精细整道作业阶段的起、拨道作业轨温尽量在实际锁定轨温±5℃范围内进行，困难时不得超过实际作业轨温的－20℃～＋15℃，严禁超温作业。

　　9轨道整理

　　精细整道后轨道道床达到稳定状态，道床横向阻力不小于10kN/枕，纵向阻力不小于12kN/枕，道床支承刚度不小于100kN/mm。

　　轨道整理主要是对轨道静态几何尺寸进行精调，一次拆卸扣件不能过长，以3～5根轨枕为宜。轨道精调按照“先轨向、后轨距”，“先高低、后水平”的原则进行调整：先调整基准轨轨向，后调整非基准轨轨距，主要采用调整或更换轨距来实现；先调整基准轨高低，后调整非基准轨水平，通过更换调高垫板在实现。

　　轨道精调完成后对道床静态几何尺寸、道床厚度、道床半宽、砟肩堆高等进行检查，整理路容，确保道床几何尺寸满足设计要求。

　　10钢轨预打磨

　　钢轨预打磨的目的主要是：消除钢轨轧制过程中形成的原始不平顺和轨面擦伤，消除钢轨运输、施工过程中产生的短波不平顺，以及消除钢轨焊头的不平顺，包括工厂内接触焊及工地焊接接头，推迟可能发生的波形磨耗，避免钢轨的微小缺陷进一步发展，提高列车舒适度。

　　钢轨预打磨采用PGM-96C型移动打磨列车，钢轨打磨时打磨角度为+46°～-10°度（钢轨内侧角度为正），打磨作业走行速度10～18km/h，相连两段线路重叠打磨的区域不少于5m。预防性打磨一般打磨三遍，以改善轨道的平顺性，特别是短波的不平顺，减少列车与轨道由于不平顺产生的互相影响，满足列车高速运行时的舒适度要求。

　　11结论

　　随着社会经济的发展和技术的不断进步，人们对铁路的速度、舒适和安全要求不断提高。作为轨道结构技术进步的标志——无缝线路的出现使得铁路的速度、安全和乘坐舒适度得到了极大提高，从而成为未来铁路发展的方向。本文详细介绍了有砟轨道无缝线路的施工技术要点，对无缝线路施工技术进行了初步的研究，具有一定参考价值。

　　参考文献

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