鐵路建設論文有砟軌道無縫線路施工技術
摘要：近年來，隨著社會經濟的不斷發(fā)展，人們對高效、安全的出行需求也日益旺盛，大力發(fā)展鐵路事業(yè)無疑極大的緩解了交通壓力，迎合了人們的強烈需求。無縫線路更是以便捷、安全、舒適、維修費用低等特點，深受人們的歡迎。本文結合有砟軌道無縫線路施工技術要點，從九大方面詳細介紹了無縫線路的施工關鍵技術，可為同類型施工提供參考。
關鍵詞：有砟軌道,無縫線路,長鋼軌,焊接,應力放散
1引言
為提高行車安全性和舒適度，有砟無縫線路采用500m長鋼軌，并進行鋼軌現(xiàn)場焊接。有砟軌道無縫鐵路的施工工藝流程圖如下：
基地鋼軌焊接→底砟攤鋪→鋪設長鋼軌→第一遍上砟整道→第二遍上砟整道→工地鋼軌焊接→第三遍上砟整道→應力放散及鎖定→精細整道→軌道整理→鋼軌預打磨→全線軌檢。
2基地鋼軌焊接
目前國內鋪設無縫線路的長鋼軌，基本是在焊軌廠將標準100m軌焊接成為500m長鋼軌，焊接采用閃光接觸焊。
基地鋼軌焊接全過程由電腦控制，且焊后自動顯示評價焊接結果，信息化程度高，焊接質量容易得到保證。其焊接工藝原理是利用鋼軌端面連續(xù)閃光，焊接電流產生的熱量加熱鋼軌端頭，最后實現(xiàn)擠壓(頂鍛)形成焊頭。其實電阻火花并沒有使鋼軌端部完全熔化，而是以高電流透過電阻產生高溫的狀況，促使鋼軌轉變成可塑性狀態(tài)，再以壓力作用形成類似晶粒分子差排作用，產生鋼軌結構晶粒重新排列，最終獲得品質良好的焊接工件。焊接工藝流程如下所示：
標準鋼軌進場檢驗→選配軌→刷磨除銹→鋼軌焊接→焊頭粗磨→焊頭熱處理→焊頭冷處理→四向調直→焊頭精磨→焊頭探傷檢查→焊頭外觀檢查。
3底砟攤鋪
施工前，鋪軌單位、路基施工單位和監(jiān)理單位共同對路基進行檢查驗收，復核路基寬度、標高、平面位置、路基壓實度等，確認無誤后方可開始進行底砟攤鋪。
底砟可采用汽車運輸，裝載機配合裝車，利用沿線公路或施工便道運至施工工點。平地機粗平攤鋪后，壓路機進行碾壓密實，最后利用鋼釬掛線控制底砟頂面，人工配合機械進行細平。
底砟攤鋪厚度不宜小于150mm，攤鋪時應考慮50mm預留沉落量，一般底砟攤鋪厚度為200～250mm。底砟攤鋪完成后利用不小于160kPa的壓路機進行碾壓，壓實密度不小于1.6g/cm3。鋪設完成后底砟頂面應平整，保證軌枕兩端道床高于中部，高程允許偏差±20mm,厚度允許偏差為±50mm,半寬允許偏差為0～＋50mm，3m靠尺檢查平整度不大于20mm。
4鋪設長鋼軌
長鋼軌鋪設采用單枕連續(xù)法，利用CPG500型鋪軌機直接鋪設500m長鋼軌，軌枕提前在鋪軌基地錨固。
單枕連續(xù)法施工工藝主要包括硫磺錨固、5000m長鋼軌裝車運輸、測量放樣、卸軌、布枕、長鋼軌鋪設等。
（1）硫磺錨固
預應力混凝土軌枕提前在基地對螺旋道釘進行硫磺錨固。錨固一般采用固定臺位反錨法施工。根據(jù)TB10413-2003《鐵路軌道工程施工質量驗收標準》中對硫磺砂漿配合比的要求，硫磺：水泥：砂子：石蠟=1：（0.3～0.6）：（1～1.5）：（0.01～0.03）在。硫磺砂漿溫度升至160℃左右即可灌注，最高不得超過180℃，灌注要一次完成，但不宜太滿，灌漿深度應比螺旋道釘插入孔內的長度大20mm，錨固漿頂面應于承軌槽面平，溢出的殘渣凝固后要鏟除干凈，螺旋道釘圓臺的地面要高出承軌槽0～2mm，并涂刷防銹絕緣材料。錨固完成后對軌枕螺旋道釘進行檢查，道釘要與承軌槽面垂直，歪斜不得大于2°，偏離孔中心不得大于2mm，道釘外露長度為80mm，允許偏差為±2mm。最后對螺旋道釘進行抗拔試驗檢查，每1公里做3根檢查，每個螺旋道釘?shù)目拱瘟Σ坏眯∮?0kN。
（2）長鋼軌裝車
根據(jù)單元軌節(jié)設計和鋪軌前方橋梁、隧道、道岔設置情況，編制配軌計劃表。按配軌計劃表組織長鋼軌運輸車在鋪軌基地長軌存放區(qū)吊裝長鋼軌，吊裝作業(yè)采用32臺3T群吊作業(yè)，長軌運輸車按一層10根長鋼軌裝車。裝車時，選擇軌端高低公差相近的長鋼軌配對為前后兩對長軌。裝車完畢，逐根逐層檢查長鋼軌鎖定狀態(tài)，確保鎖固。
�。�3）長鋼軌運輸
長鋼軌運輸采用長鋼軌運輸列車，長軌運輸列車由東風4型機車和38輛平板車組成，其中37輛裝運500米長軌，1輛隔離車，共計38輛，換長51.4。長軌車采用特制的綜合承軌架，兩邊設有槽鋼做的護板，每輛平板車裝有滾輪兩組，每列有兩輛長軌鎖定車。車列兩端的平車上設有擋軌板，槽鋼防護板上裝砼枕，每節(jié)車裝軌枕4層，每層之間有防滑方木，端頭裝有立柱擋住軌枕以防竄動倒塌，以保證運輸安全。
�。�4）測量放樣
利用全站儀測量，放出線路中心線，并拉一條直徑大于2mm的棉線，棉線固定樁點的高度不能超過道床上平面，樁間距按直線10m，曲線5m設置。
�。�5）卸軌
長軌運輸列車對位后，松開長鋼軌鎖緊裝置（每次只允許松開所要拖拉的一對長鋼軌），使旋轉式間隔鐵、中間隔鐵圓頭朝上。將卷揚裝置上的鋼絲繩穿過三個鋼軌收放裝置（鋼軌導向框、鋼軌推送裝置、分軌導框），將其置于所松開的一對長鋼軌的前端，打緊斜楔擋。啟動卷揚機，將長鋼軌從枕軌運輸車組上拖出，并通過分軌裝置向車體兩側分出，調整分軌導框的位置，使鋼軌順利進入推送裝置，鋼軌導向框和鋼軌收放裝置至卷揚機位置。取掉斜楔和斜楔擋，卷揚機反轉，將鋼絲繩收回。啟動鋼軌推送裝置，將鋼軌往前推送。通過導向框和鋼軌收放裝置的導向滾輪組將鋼軌推送到作業(yè)車的履帶式牽引裝置前端。
�。�6）拖拉鋼軌
履帶式鋼軌推土機對位后，將鋼軌固定在拖拉架的鋼軌夾持器上，推土機向前拖拉鋼軌。鋼軌拖拉過程中，在長鋼軌底下的道砟上每10m左右放置一滾筒。當長鋼軌拖拉至剩下約10m時，推土機應放慢拖拉速度（≤15m/min），當長鋼軌尾端拖出長鋼軌對位器前的鋼軌導向框之后，推土機速度再次減慢。此時通過無線對講與推土機司機聯(lián)絡對位，直到長鋼軌尾端超過已鋪設鋼軌軌端100mm左右。
�。�7）布枕
將軌枕間距等參數(shù)輸入CPG500鋪軌機布枕器操作系統(tǒng)，鋪軌機在感應裝置的控制下，沿線路中心線向前移動，布枕器完成自動布枕作業(yè)。
�。�8）鋼軌鋪設
操控長鋼軌就位器，通過對軌裝置夾持待鋪鋼軌使其軌端與已鋪鋼軌軌端對位，并用專用無孔夾板將兩根長鋼軌連接在一起；變換作業(yè)車上三個分收軌裝置的空間位置，使其由分軌狀態(tài)轉換為收軌狀態(tài)；通過各個分收軌裝置和就位器，逐步將鋼軌收入承軌槽內，實現(xiàn)鋪軌機組的邊走邊鋪。
長鋼軌入槽前在作業(yè)車下勻枕裝置后部進行橡膠墊板的放置，長鋼軌就位后，在輔助動力車下可以進行軌道扣件等的初始安裝和緊固工作（初裝量約10%）。
長軌始端落槽及長軌終端合龍,分別測定一次軌溫,兩次測得軌溫的平均值作為該段長鋼軌的鋪設軌溫。
5上砟整道
鋪軌后，為確保線路穩(wěn)定，需及時對線路進行上砟整道。K13風動卸砟車由機車牽引進行補砟，對已補砟并達到大機養(yǎng)護條件的地段采用SPZ-200型配砟整形車進行配砟，DCL-32型搗固車緊跟進行起撥道搗固，WD-320動力穩(wěn)定車進行穩(wěn)定，完成一個搗固作業(yè)循環(huán)。一般2搗2穩(wěn)后進行工地單元軌焊接，3搗3穩(wěn)后可使道床達到初期穩(wěn)定狀態(tài)，進行線路應力放散及鎖定。
�。�1）施工準備
線路上損壞的軌枕先行抽換，并人工搗固密實；扣配件齊全、緊固；預留接頭夾板齊全，螺栓連接牢固；線路上不能進行大機整道的部位（道岔岔區(qū)以及無縫夾板處）要在大型搗固車前進方向道心右側標注清楚。
大型機械整道作業(yè)前，應先人工使用小型起撥道機、小型搗固機進行整道作業(yè)，基本消除線路方向、水平、扭曲等不良情況，按設計要求設置超高，同時將枕下道砟搗固密實。
大型機械整道作業(yè)前結合實測起道量進行上砟、補砟作業(yè)，確保軌枕盒內道砟均勻飽滿，道砟頂面略高于軌枕面，道砟厚度不小于150mm。
測量隊在大型機械整道前1日將測量好的撥道量、起道量按10m一點移交給大型搗固車，并將測量數(shù)據(jù)清晰標注于搗固機前進方向道心的右側。
�。�2）分層上砟整道
大型機械整道作業(yè)施工流程圖見圖1。
圖1大型機械整道作業(yè)施工工藝流程圖
6工地鋼軌焊接
工地鋼軌焊接采用移動式閃光接觸焊，待線路大機整道2遍后可進行現(xiàn)場單元軌焊接，即將已鋪設的500m長鋼軌焊接成1000～2000m單元軌節(jié)。
工地鋼軌焊接可使用UN5-150ZB型移動閃光接觸焊（閃光對焊）的方法焊接，焊機進場確認設備一切正常后將待焊鋼軌按規(guī)定要求進行焊接型式試驗，確定焊接參數(shù)合格后方可正式施工。
工地鋼軌焊接施工工藝流程如下：
拆除扣件→支墊滾筒→軌端打磨→焊機對位→焊接與推瘤→正火→矯直→粗打磨→探傷檢查→精磨→外觀檢查。
拆除待焊鋼軌接頭前方全部長鋼軌及后方10m范圍內的扣配件，并每隔12.5m支墊滾筒，將鋼軌墊高，減少鋼軌縱向移動阻力。在曲線段或長大坡度處焊接時，可適當減少滾筒墊放間距。采用端磨機對鋼軌端頭500mm范圍內鋼軌軌頂、軌底和端面除銹，軌腰打磨位置為100～350mm范圍內，打磨后的表面要見光澤，不得有銹斑。打磨要沿鋼軌方向縱向打磨，禁止橫向打磨，對母材的打磨量不得超過0.2mm。焊機對正后用機頭鋼軌夾緊裝置夾緊鋼軌，對準系統(tǒng)將兩根鋼軌沿鋼軌中軸線對中，啟動焊機進行焊接，焊接時間約2分鐘，焊接完成后自行完成推瘤。推瘤后，在未經打磨處理的情況下，使用1m凹槽檢測直尺和塞尺檢查接頭錯邊。正火使用火焰加熱器對焊接接頭進行加熱，焊接接頭低于500℃時方可正紅，加熱溫度控制在850～950℃，鋼軌溫度控制使用紅外測溫儀測量。粗打磨使用仿形打磨機沿鋼軌方向縱向打磨，粗磨后的表面應平整、光潔，與母材過渡圓順。焊接接頭冷卻到50℃以下時進行超聲波探傷檢查，探傷檢查不合格的接頭需鋸掉重新焊接。探傷合格后的接頭沿焊縫及焊縫中心線兩側各450mm長度范圍內進行精磨作業(yè)，使用電子平直儀檢查平直度，1m平直尺檢測表面不平度，檢測合格視為焊接接頭合格。
7應力放散及鎖定
線路應力放散及鎖定是在軌道幾何形態(tài)基本達到設計規(guī)定且道床已達到初期穩(wěn)定狀態(tài)下，在合適的軌溫條件下，重新松開扣件、支墊滾筒、使鋼軌自由伸縮，放散掉積累在單元軌節(jié)內的附加應力和溫度應力，使其達到設計鎖定軌溫時的“零”應力狀態(tài)，將線路鎖定，完成無縫線路的過程。應力放散有兩種方法：一位滾筒放散法，即實測軌溫在設計鎖定軌溫范圍內，放散時在鋼軌下加墊滾筒，利用撞軌器使用鋼軌自由伸縮，等鋼軌充分回彈后，即鋼軌內應力達到“零”應力，迅速鎖定線路；二是拉伸器滾筒放散法，即實測軌溫低于設計鎖定軌溫下限值時，將要放散的單元軌節(jié)一端與已放散鎖定的線路焊接，一端安裝鋼軌拉伸器，根據(jù)實測軌溫計算出單元軌節(jié)的拉伸量，用拉軌器將單元軌節(jié)拉伸至計算出的拉伸量，各測點位移均達到計算位移量后進行鎖定。
（1）應力放散條件
線路應力放散前軌道幾何尺寸應基本達到設計規(guī)定：高低允許偏差5mm，軌向允許偏差5mm，扭曲允許偏差5mm,軌距允許偏差＋4～－2mm,水平允許偏差5mm;道床應達到初期穩(wěn)定狀態(tài)：道床橫向阻力不小于7.5kN/枕，道床支承剛度不小于70kN/mm。
�。�2）質量標準
無縫線路應在設計鎖定軌溫范圍內鎖定，且同一單元軌節(jié)左右股鋼軌的鎖定軌溫差不應大于5℃，相鄰單元軌節(jié)間的鎖定軌溫差不應大于5℃，同一區(qū)間內單元軌節(jié)的最高與最低鎖定軌溫差不應大于10℃。長大隧道內距洞口20m范圍內無縫線路的設計鎖定軌溫與兩端區(qū)間無縫線路的設計鎖定軌溫應一致，隧道相鄰單元軌節(jié)的設計鎖定軌溫按鎖定軌溫差不大于5℃逐漸過渡。洞口過渡段加強鎖定。
8精細整道
線路應力放散及鎖定完成后，對線路進行三遍精細整道。第一遍采用精確法作業(yè)，第二、三遍采用順平法作業(yè)，起道量控制15mm左右，采用單搗，夾持時間設置在0.8s，大機起終點重合地段采用搭接法作業(yè)。搗固作業(yè)后的穩(wěn)定車穩(wěn)定速度為1km/h，穩(wěn)定頻率按35Hz設置，加載至80%。
在精細整道作業(yè)階段的起、撥道作業(yè)軌溫盡量在實際鎖定軌溫±5℃范圍內進行，困難時不得超過實際作業(yè)軌溫的－20℃～＋15℃，嚴禁超溫作業(yè)。
9軌道整理
精細整道后軌道道床達到穩(wěn)定狀態(tài)，道床橫向阻力不小于10kN/枕，縱向阻力不小于12kN/枕，道床支承剛度不小于100kN/mm。
軌道整理主要是對軌道靜態(tài)幾何尺寸進行精調，一次拆卸扣件不能過長，以3～5根軌枕為宜。軌道精調按照“先軌向、后軌距”，“先高低、后水平”的原則進行調整：先調整基準軌軌向，后調整非基準軌軌距，主要采用調整或更換軌距來實現(xiàn)；先調整基準軌高低，后調整非基準軌水平，通過更換調高墊板在實現(xiàn)。
軌道精調完成后對道床靜態(tài)幾何尺寸、道床厚度、道床半寬、砟肩堆高等進行檢查，整理路容，確保道床幾何尺寸滿足設計要求。
10鋼軌預打磨
鋼軌預打磨的目的主要是：消除鋼軌軋制過程中形成的原始不平順和軌面擦傷，消除鋼軌運輸、施工過程中產生的短波不平順，以及消除鋼軌焊頭的不平順，包括工廠內接觸焊及工地焊接接頭，推遲可能發(fā)生的波形磨耗，避免鋼軌的微小缺陷進一步發(fā)展，提高列車舒適度。
鋼軌預打磨采用PGM-96C型移動打磨列車，鋼軌打磨時打磨角度為+46°～-10°度（鋼軌內側角度為正），打磨作業(yè)走行速度10～18km/h，相連兩段線路重疊打磨的區(qū)域不少于5m。預防性打磨一般打磨三遍，以改善軌道的平順性，特別是短波的不平順，減少列車與軌道由于不平順產生的互相影響，滿足列車高速運行時的舒適度要求。
11結論
隨著社會經濟的發(fā)展和技術的不斷進步，人們對鐵路的速度、舒適和安全要求不斷提高。作為軌道結構技術進步的標志——無縫線路的出現(xiàn)使得鐵路的速度、安全和乘坐舒適度得到了極大提高，從而成為未來鐵路發(fā)展的方向。本文詳細介紹了有砟軌道無縫線路的施工技術要點，對無縫線路施工技術進行了初步的研究，具有一定參考價值。
參考文獻
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