有砟轨道无缝线路施工技术探索

2015-10-21王显军

探索科学 2015年3期

王显军

【摘要】本文通过作者经历的津保铁路等几个铁路铺轨项目，对有砟轨道无缝线路施工技术进行了一些初步探索，介绍了有砟轨道无缝线路的施工工艺，对类似工程施工会有一定的借鉴意义。

【关键词】有砟轨道无缝线路施工技术

一、引言

铁路无缝线路的推广应用是20世纪铁道工务工程领域最辉煌的成就之一。无缝线路能显著减少线路养护维修劳力，有助于减少列车能耗并减振降噪，由于无缝线路的优越性，世界各国都给予它高度重视，并竟相发展，无缝线路技术在不断地完善、不断地突破。本人参与了津保铁路、沪宁城际铁路上海西有砟段、哈达客专大连北有砟段、武襄铁路增建二线等几条超长无缝线路铁路铺轨工程，在施工实践中，我研读了国内外无缝线路的有关资料，并且针对施工实际，对无缝线路的施工作了一些探索，对有砟轨道铁路无缝线路施工技术有了较深入的了解，对采取适当施工工艺保证高质量并顺利施工有重要意义，以津保铁路为例，重点介绍有砟轨道无缝线路施工工艺要点。

二、津保铁路轨道工程概况

津保铁路位于天津市西部和河北省中部，连接京沪、京九、京广、京沪高速、京广高速五大铁路干线，为国铁I级双线铁路，超长无缝线路。

津保铁路由于受到铁路建设资金和征地拆迁的影响，线下工程相对滞后，造成轨道工程施工有效时间短、工期紧;而且，为保证按期通车，轨道工程铺设一半时间在冬季，冬季进行轨道施工在安全管理、质量控制方面难度较大。

铺轨基地提前建设，存放长钢轨、锚固存放轨枕，铺轨基地根据钢轨和枕木的供应情况以及采用的铺轨工艺，适应铺轨工期的要求，布局设计合理、满足施工需要。

长钢轨厂焊为路局沙河焊轨厂实施，焊轨厂设备先进，但存轨区相对非常紧张，所以合理组织钢轨进货时间，才能保证铺轨顺利开展。正站线轨道铺设采用CYP500群枕式长轨铺轨机组铺设、大机精细整道、LR1200移动焊轨机焊接单元轨、锁定焊接无缝线路，最后进行轨道精调和钢轨打磨。

三、轨道工程主要施工工艺

有砟轨道无缝线路施工工艺流程图如下

1、路基交铺和预铺道砟

在线下单位完成路基填筑后，在预铺道砟前1个月开始交接工作。

轨道工程施工前线下单位向轨道施工单位提交线下构筑物竣工测量资料、桩橛和与轨道工程有关的变更设计等资料。轨道施工前接收线下工程竣工测量资料、中线桩和联测路面（含路基面、桥面等）高程、平整度及几何尺寸等，核实中线和高程贯通情况。

预铺道砟采用人工配合装载机摊铺的方法，道砟从砟场或临时存放场运输至路基面或桥面上按照每隔一段距离卸放一车。人工配合装载机将道砟按照规范要求进行摊铺，摊铺完成后进行碾压，采用徐工XD143压路机碾压。碾压后实验室立即对道砟密实度和平整度进行检测，预铺道砟的密实度不得低于1.6g/cm3。预铺道砟总厚度为200mm，平整度20mm /3m，线路中线300mm范围低于两侧，设置深度为50mm的沟槽。

预铺道砟的进度与铺轨进度匹配。预铺道砟的原则为：只要具备预铺道砟作业的地段，就组织人员和运输车辆提前进行道砟预铺设。开始铺轨后，道砟预铺设根据路基交铺和铺轨进度先行推进。

底层道砟标高和平整度的精度，直接影响我部轨道铺设精度及后续起道的效率，控制好底层道砟摊铺精度，可大量减少后续轨道调整工作量。

2、铺长轨

津保铁路采用CYP500型群枕式长钢轨铺轨机按一次性拖拉入槽式鋪轨作业法铺设有砟轨道长钢轨。铺轨前编制轨节表，将左右线长轨条相错量控制在5米以内。将长钢轨预铺于道床上，钢轨轨距约为3100mm。操控长钢轨就位器，夹持待铺钢轨使其轨端与已铺钢轨轨端对位，并用专用无孔夹轨器将两根长钢轨连接在一起;变换主机上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，逐步将钢轨收入承轨槽内;机组边自行边收轨至下一个铺枕位置停下。人工对位两组间的轨枕间距。然后转换到自动控制模式，铺轨机组布完枕后，自行走行并收轨，铺轨机组的布枕及匀枕装置在自动控制模式下作业时，随着铺轨机组前行，预铺于道砟上的长钢轨通过各个分收轨装置和长钢轨就位器等，准确放置于承轨槽内，实现机组步进式自动铺轨。

3、上砟整道

组织老K车上砟，分层上砟整道作业。上砟前首先进行重点整道，然后进行大机第一次、第二次和第三次起拨道，达到线路顺直道床稳固，三次捣固完成后线路的轨面高程比设计位置低约5cm，轨道中心线与设计中线偏差为20mm内。第四、五次主要是精整线路，直到线路达到设计要求。

根据铺轨推进，补砟紧随其后，使用老K车进行装卸砟。补砟完成后，立即进行大机捣固。上砟整道作业施工过程中，用机车牵引K13车辆组成的列车装、运、卸道砟，由配砟整形车、捣固车、动力稳定车组成的大型机械化整道设备进行整道作业。

4、单元焊

把500米长钢轨焊接成一定长度的单元轨节，再对单元轨节进行应力放散及锁定，为保证拉伸距离相对便于操作，单元轨节长度定为1500m。

（1）在正式焊接前对焊头型式检验，确定焊接参数。拆除待焊轨头前方长钢轨全部及轨头后方10m范围内的扣件，待焊轨头前方长钢轨下每隔10m安放一个滚筒，以便钢轨可以纵向移动。待焊轨端面及钢轨与电极接触部位应打磨除锈，严禁横向打磨。经打磨的表面见金属光泽、没有锈斑，此范围内有凸出的厂标、字母等符号必须用砂轮机磨平。推进移动焊轨车对位。

（2）待焊钢轨进入焊机后，对中时首先要保证钢轨顶面和工作面平顺。焊机夹紧钢轨并自动对正。焊机自动焊接钢轨、顶锻并推除焊瘤。焊机监控人员应认真观察焊接记录，分析每个焊接接头曲线，发现异常及时汇报解决。焊接结束后，应立即检查焊接接头。如发现焊接接头存在表面烧伤、严重错位、推瘤推亏、裂纹等缺陷都因判为不合格。不合格的焊头必须锯掉重焊。

（3）焊头打磨应在焊缝温度低于200℃时进行，打磨过程中应保持焊头的外形轮廓，打磨的目的为了除去轨头推凸余量，轨底和三角区的打磨以满足探伤要求为准。

直线段扣件隔4锁1，曲线段和大坡度段扣件隔3锁1，方便焊机通过和之后的锁定焊接施工。

（4）钢轨冷却到40℃以下对钢轨焊头进行探伤。焊接后尽早对焊缝进行正火处理。

（5）利用仿形打磨机打磨焊接接头的轨顶面、各侧面。外形精整应保持轨头轮廓形状，打磨时若温度过高，要适当暂停打磨，待温度适宜时再进行打磨。焊缝精打磨采用数控打磨机，焊缝打磨后，对平顺度进行检查验收，使用电子平尺及轮廓仪进行。

5、应力放散及锁定

采用LR1200型移动接触焊轨设备进行应力放散和锁定焊，单元焊接完3个单元轨节后在轨温适宜就紧接着进行应力放散及锁定。应力放散和锁定焊时，首先量测钢轨温度，当轨温在锁定轨温范围以下时采用“拉伸器滚筒法”放散应力和线路锁定。

（1）应力放散及锁定施工前准备

应力放散前，每隔250米设一对位移观测桩。根据焊机数量、作业面条件确定放散作业面数量。线路锁定前掌握当地轨温变化规律，选定锁定线路的施工时间。在应力放散前对轨道进行检查，确认线路已达到初步稳定，方可进行线路锁定施工。轨距调整结合放散锁定一并进行。

（2）应力放散及锁定工艺

焊前拆除扣件、安放滚轮、除锈工序、轨头对位、焊接、正火、焊头粗打磨均与单元焊施工工艺相同，这里不再详细说明。

应力放散时，首先量测钢轨温度。根据设计文件放散锁定轨温在5℃-28℃之间进行作业。根據单元轨节长度和和设计锁定轨温与实测轨温差，按公式△L=αL△t（α=0.0118）计算出钢轨的拉伸量（其中L为单元轨节长度，△t为设计锁定轨温与现场实测轨温之差）。先将单元轨节放散至零应力状态，然后用拉伸器均匀拉伸至设计锁定轨温对应的长度。然后拆除滚轮、落轨、立即锁定线路。按设计扣压力紧固扣件，并核实锁定轨温，填写施工记录表。拉轨前必须在钢轨上设置好临时位移观测点，用来观测单元轨节的应力放散是否均匀。当实测轨温高于设计锁定轨温时严禁锁定。

6、钢轨胶接绝缘接头安装

在铺设钢轨时，确定绝缘接头安装位置，钢轨铺设完成，道床整道基本达标后，进行绝缘接头安装。胶接绝缘接头施工务必注意以下几点：

（1）根据设计图现场确定胶接绝缘接头的位置，并请信号单位现场确认，需要时锯切钢轨。钢轨打磨处理距轨端600mm粘接范围彻底除锈，粘接面完全露出金属光泽。绝缘夹板要预对位。粘接面和夹板绝缘层用丙酮或丁酮揩摸洁净。粘贴作业用刮刀在钢轨和夹板的贴合面上涂胶，涂刷要均匀无遗漏。

（2）用测力扳手由中间向两端按照规定顺序拧紧螺栓，要求扭力矩全部达到1000N.m，并用道钉锤敲击夹板下沿，在复紧螺栓，反复敲击夹板，反复依次复紧螺栓3次。从和胶到紧完螺栓时间不得超过16min。胶接完成1h后进行第一次复紧，接头过3趟车后立即进行第二次复紧，上线24小时后进行第三次复紧。潮湿状态，在端板处浇水，用兆欧表测量电阻应大于1000欧。

7、轨道精调

有砟轨道精调前应完成长轨单元焊接和应力放散锁定并达到以下条件：技术人员对前期分层上砟整道工序进行验收，利用轨检仪检查线路平纵断面、轨距、水平、高低、方向等和钢轨硬弯、钢轨焊缝平直度，达到轨道初期稳定状态验收标准后方能进入轨道精调。

轨距和轨向调整：通过更换不同号码的轨距挡板实现轨距和轨向调整。

钢轨高低调整：钢轨高低和水平出现较小不平顺时，提升钢轨，在轨下垫板和轨枕之间安放调高垫板，调高垫板不得安放于轨下垫板之上，调高垫板的总厚度不得大于10mm，数量不得超过2块。

轨道调整在轨距调整完成后的段落进行，减少因轨距调整对方向和高程的影响，有效避免反复测量和调整。

首先调整轨向：根据软件形成的资料，由专人复核，并到现场按里程将需要调整的数据标记在钢轨对应的轨枕上。松开扣件按照要调整的方向和数据将基本轨调整到位;再用道尺按照记录好的轨距将另一根钢轨调整到位。

基本轨轨顶面高低的调整：根据整理的测量资料由技术人员到现场将调整数据标记在钢轨对应的轨枕处，并指导工作人员对钢轨进行抬升或降低。对于既存在超高又需调整基本轨的测量点，首先将高低基本轨调整到位，再根据超高调整另一根钢轨到位。做完第一遍调整后，重新对轨道数据进行测量，作为第二遍轨道调整的依据，依次类推。

8、钢轨打磨

采用钢轨打磨列车在联调联试前对钢轨进行打磨。打磨廓形根据钢轨表面状态、轮轨接触情况综合设计。采用模板或钢轨轮廓测量仪进行打磨廓形检查和验收。

对焊接接头轨面平直度进行检查。当超过标准时，应采用仿形打磨机对焊接接头进行局部打磨。打磨前应在站线进行打磨参数调整试验，确认打磨廓形达到要求后，方可进行正式打磨。打磨后立即清理打磨碎屑。

四、结束语

通过几条线的施工，对于有砟轨道无缝线路的施工进行了探索和总结，使这几条无缝线路轨道铺轨顺利，技术上逐渐成熟，施工更高效，愿对以后的类似工程施工能够有所借鉴。特别有以下几点体会：

铺轨基地一定要设置适当，满足铺轨需要，大小布局要合理;

铺长轨中线控制非常重要，铺设到位可以大大减少后期工作量;铺轨后上砟整道要尽可能跟上，提高行车速度也可促进铺轨进度;

焊轨尽可能不要在低于焊轨要求轨温情况下焊轨，低温易出质量问题，抢工期也要注重按照规范施工;

为了提高效率，焊轨尽可能在上砟整道后轨道较为平顺、道床相对稳定且基本成型后实施;

预铺道砟压实度和控制大机每次起道量对于道床稳定具有重要的作用，故预铺道砟要严格压实和控制每次起道量在60mm以内。

参考文献

[1]铁路工程施工技术手册轨道中国铁道出版社2003