哈密貨車南環線無縫線路低溫鎖定施工技術

李 軍

(烏魯木齊鐵路局哈密鐵路建設指揮部，新疆哈密 839000)

1 工程概述

哈密貨車南環線設計為跨區間無縫線路，設計鎖定軌溫(24±5)℃，正線鋪軌長度為102.285 km。由既有蘭新線火石泉車站引入，至既有蘭新線紅旗村至紅光區間引出，全線共有5段無縫線路與既有蘭新線相關聯。按照烏魯木齊鐵路局和哈密鐵路建設指揮部對哈密貨車南環線總體工期要求，定于2012年10月30日全線開通運營，因此上述5段無縫線路地段施工均安排在11月份前后進行。批復的天窗時間大致在早上7:00至10:00，最低軌溫達－8℃。應力放散均勻和鎖定軌溫控制是無縫線路施工中非常關鍵的工序，它對軌道的幾何尺寸以及線路的穩定，以及能否達到設計及驗標的要求起著決定性作用。

為了保證無縫線路在低溫條件下的施工質量，經研究采取拉伸放散的方法，利用大噸位的鋼軌拉伸器，配合撞軌小車和支墊滾筒，根據計算好的拉伸量進行拉伸放散，使實際鎖定軌溫符合設計鎖定軌溫范圍，以達到無縫線路施工的質量要求。

2 施工重、難點分析

在低溫條件下進行無縫線路施工，首先要保證所有機具(包括鋼軌拉伸器、撞軌小車、內燃扳手、鋸軌機等)在低溫條件能夠正常工作;其次在支墊滾筒時必須保證鋼軌基本處于無阻力狀態;第三拉伸時必須達到計算的拉伸量且每個臨時位移觀測點的拉伸量必須滿足要求，以保證拉伸均勻;最后鎖定時扣件扭力必須滿足規范要求，以保證拉伸放散的效果。

3 施工總體步驟

以其中紅旗村至哈密東區間上行線K1308+800—K1309+300段為例進行介紹。

3.1 施工前的準備工作

1)必須與行車部門、設備管理單位簽訂施工安全配合協議。

2)施工前對施工現場進行踏勘，確定放散里程及長度，并核對營業線設備，制定切實可行的施工方案和計劃并按營業線施工相關規定逐級上報、審批。

3)籌備施工用料及施工機具、人員，并組織進行人員的崗前安全、技術培訓，持證上崗。

4)施工防護員提前1 h到位，駐站聯絡員提前1 h到位，辦理相關登記工作，檢查通信設備并測試暢通情況。

5)作業人員、機具設備提前1 h到位，檢查機具并發動試機、預熱。

6)封鎖施工前一天對作業人員進行詳細分工，并對所有作業人員進行詳細的技術交底。

3.2 天窗點內施工

本段無縫線路應力放散及鎖定施工，按照烏魯木齊鐵路局調度所批復的計劃，定于2012年11月7日進行，時間為6:40至9:40，共計180 min。施工主要內容為封鎖紅旗村至哈密東區間上行線K1308+800—K1309+300段180 min，進行無縫線路應力放散及鎖定施工，施工等級為ⅢB。

3.2.1 拉伸放散法

拉伸放散法是在設計的鎖定軌溫范圍以下時，利用鋼軌拉伸器和撞軌器配合作用，通過均勻拉伸長軌條，以提高它的零應力軌溫，使鎖定軌溫一步到位的方法。拉伸長軌條時，要做到勻、準、夠。

1)確定放散長度。根據現場調查，需要放散的里程為K1308+800—K1309+300，放散長度為500 m。

2)設立固定點及臨時位移觀測點。每50 m設置1對臨時位移觀測點，該段共計設置10對觀測點，每個技術員負責3個點觀測與位移量的記錄。

3)松扣件，墊入滾筒，保證鋼軌自由伸縮。封鎖施工開始后，安排人員進行松扣件，支墊滾筒。每12.5 m墊一個滾筒，支墊后放散段內鋼軌不與膠墊接觸，保證鋼軌達到自由伸縮狀態。在自然溫度的條件下，軌下墊滾筒，松開全部扣件，使鋼軌能自由伸縮。以50 m為單位進行觀測，并用撞軌器沿鋼軌走行方向依次撞軌，當鋼軌發生反彈現象時，即視為零應力。

4)測量軌溫，進行預拉伸，以消除鋼軌碎彎。現場實測軌溫為－5℃，設計鎖定軌溫為24℃，差值為29℃，按照計算量進行預拉伸。

5)根據設計鎖定軌溫與實測軌溫的差值，計算并標記鋼軌的變化長度，并在鋼軌上每隔50 m做標記。

拉伸量計算方法:鋼軌放散至零應力狀態后，根據設計軌溫和實際鎖定軌溫計算出鋼軌拉伸量，用拉伸器和撞軌器聯合作用拉出該伸長量后即鎖定鋼軌。

鋼軌拉伸量計算公式為

式中:ΔL為鋼軌伸長量，mm;α為鋼軌的線膨脹系數，α=0.000 011 8/℃;L為鋼軌長度，m;TS為鋼軌的設計鎖定軌溫，℃;TSJ為鋼軌的實際軌溫，℃。

根據現場實測軌溫與設計鎖定軌溫的差值，計算每50 m處拉伸量依次為17，34 mm，直到170 mm。

6)放散應力時，每隔50 m設1個位移觀測樁，觀測放散時鋼軌的位移量，及時排除影響放散的障礙，力求應力放散均勻。

7)使用拉伸器和撞軌小車共同作用拉伸鋼軌，使其達到設定的標記，并使鋼軌拉伸器保壓，待每隔5上1扣件緊固完成后泄壓，撤出拉伸器。

8)補齊所有扣件后鎖定鋼軌。

《浙江省海洋功能區劃（2011-2020 年）》（2018 年修訂版）正式發布（省廳辦公室） .........................11-13

9)新線與既有線連接處采取鋁熱焊進行鋼軌焊接。

10)施工完成后與設備管理單位、現場監督人員對施工區段進行檢查，確認線路達到開通條件。

3.2.2 時間劃分

1)設置防護，下達封鎖命令，用時5 min;

2)松扣件、支墊滾筒，用時35 min;

3)測軌溫，預拉伸，用時10 min;

4)配合撞軌，拉伸至預設位置，用時10 min;

5)撤出滾筒，上扣件進行鎖定，用時35 min;

6)鋼軌焊接，用時75 min;

7)線路檢查，用時10 min，以上共計180 min。

拉伸放散流程見圖1。

圖1 拉伸放散流程

4 技術要點

4.1 影響放散均勻的因素

1)撞軌的方式。撞軌的方式有兩種，一種為小型撞軌器，在單元焊節上每500 m左右放置一個，通過撞軌器撞擊撞塊使鋼軌克服伸縮阻力，向前移動;第二種為用大錘沿單元軌節長度均勻分布撞擊鋼軌，錘頭不得輕于2.72 kg。這兩種撞軌方式在現場中均有使用，各有優缺點，實踐證明將兩者結合使用效果較好。當臨時位移觀測點距離為50 m時，臨時位移觀測點的位移誤差值能減小到2 mm左右。

2)滾筒的阻力。滾筒的阻力取決于滾筒的數量和滾筒與鋼軌的摩擦系數。滾筒的數量由放置距離決定，放置距離由鋼軌的撓度決定，用公式 f=5ql4/(384EI)計算(式中q為單位長度鋼軌重量，l為長度，E為鋼軌的彈性模量，I為鋼軌的慣性矩)，通過計算和實踐，現場60 kg鋼軌一般每10 m放置一個滾筒。

滾筒與鋼軌的摩擦系數越小越有利于鋼軌拉伸，自然，滾動摩擦比滑動摩擦系數小，現場的滾筒均做成滾動軸承式。在秦沈線實踐中拉伸器的拉力值與理論上的值相差很小，證明滾筒的阻力很小。

3)線路的原始彎曲。線路的原始彎曲分線路的彎曲和鋼軌的變形兩種，線路的彎曲主要是鋼軌在滾筒上放置時有一定的活動范圍而產生的自然彎曲。鋼軌的變形有彈性變形和塑性變形兩種，彈性變形一般可以通過撞軌恢復，塑性變形則必須使用鋼軌校直器校正，在長軌條中的塑性變形在鋼軌焊接接頭處較常見。

4)線路曲線半徑及坡度。曲線半徑越小鋼軌在滾筒上越不易伸縮，坡度為上坡時鋼軌越不易伸縮。

4.2 預拉伸施工

預拉伸就是在線路放散前預先對鋼軌進行拉伸，最大限度地消除線路的原始彎曲和滾筒的阻力，使放散更趨于均勻。施工時應預先對鋼軌拉伸至計劃值的80%，然后再使拉力歸0，再次正式拉伸后，落槽鎖定。預拉伸的過程中，撞軌是必要的輔助措施。

4.3 扣件扭力達標

拉伸鋼軌至固定標記后，利用內燃扳手每隔5上1進行扣件緊固，要求在最短的時間內完成此項工作，然后補齊所有扣件，扣件扭力必須滿足規范要求，保證無縫線路應力放散及鎖定的效果。

4.4 應力放散與鎖定應遵循的原則

以鋼軌始端和終端落槽時分別測得的軌溫平均值作為施工鎖定軌溫，施工時軌條下每12.5 m墊入一滾筒，使軌條處于自由伸縮狀態。

施工時鎖定軌溫必須在設計鎖定軌溫范圍內，否則必須進行應力放散，重新鎖定。應力放散時應保證軌溫均勻，相鄰單元節間的鎖定軌溫差不得大于5℃，左右兩股鋼軌的鎖定軌溫差不得大于5℃，且曲線外股鋼軌鎖定軌溫不得高于內股，否則需放散應力重新鎖定。

無縫線路鎖定前應設置長鋼軌縱向位移觀測樁。

5 人員組織及機具配置(表1，表2)

表1 勞動力組織

表2 機具設備配置

6 后期監控

無縫線路放散及鎖定完成后及時做好“零點”標記，并在以后5 d內連續進行了位移觀測。于2013年4月份天氣轉暖后同樣連續5 d進行了位移觀測，其位移量符合驗收標準要求。因此，在低溫條件下進行無縫線路應力放散及鎖定施工是可行的。

7 結語

通過哈密貨車南環線在低溫條件和受營業線天窗時間限制的情況下，進行無縫線路應力放散及鎖定施工的實踐經驗，總結了在拉伸放散時，利用鋼軌拉伸器和撞軌器配合作用，通過均勻拉伸長軌條，以提高它的零應力軌溫，使鎖定軌溫一步到位的方法;作業中增加了預拉伸工序，并需做到勻、準、夠等要點。該方法可有效地控制好無縫線路施工質量，對類似工程具有借鑒作用。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB/T 1632.1—2005 鋼軌焊接第1部分通用技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB/T 10413—2003 鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2003.

［3］廣鐘巖.鐵路無縫線路［M］.4版.北京:中國鐵道出版社，2003.

［4］劉國棟.寒冷地區客運專線跨區間無縫線路鎖定施工［J］.鐵道建筑，2012(9):126-128.

［5］陳孟強，鄧啟軍，劉連學.京津城際鐵路無縫線路低溫鎖定施工技術［J］.鐵道建筑，2008(增刊):178-180.