浅谈无缝线路锁定轨温与应力放散施工技术
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摘要：近年来我国铁路大规模高速发展， 技术装备现代化实现了历史性的跨越，铁路对经济社会发展的保障能力显著增强，我国铁路进入了历史上发展速度最快、成效最为显著的时期。无缝线路铺设、养护、维修是一项重要基础工作，而无缝线路的稳定性是保证列车畅通无阻、安全正点的前提。我国大都采用温度应力式无缝线路，无缝线路应力放散和调整，可以使无缝线路内部应力均匀，减少了列车在接头区的冲击与振动，高温不涨轨跑道，低温不断轨，是确保线路稳定的一项重要工作。
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、何为“无缝线路”
无缝线路是把钢轨焊起来的线路，又称焊接长钢轨线路。钢轨的长度可以达数千米或数十千米，但为了铺设、维修、焊接、运输的方便，握裹的无缝线路钢轨长度多为1～2km。因线路上减少了大量钢轨接头和轨缝，故称之为无缝线路。
二、无缝线路为什么要应力放散
由于受施工季节和施工条件的限制，铺设无缝线路时，往往不能在中和温度进行锁定，这给维修养护工作带来很多困难，如锁定轨温偏低，不仅维修养护工作受到许多限制，而且高温时钢轨受到很大的温度压力，加之长钢轨不均匀爬行造成“应力集中”，就有胀轨跑道的危险；反之如锁定轨温偏高，低温时钢轨受到很大的拉力与爬行附加拉力合在一起，容易拉断螺栓或引起钢轨这段。钢轨在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常钢轨承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时，破坏就可能发生。另外钢轨会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增长，这种现象称为应力集中。
因此，对非中和温度锁定的无缝线路，及时进行应力放散或应力调整，是提高无缝线路稳定的主要工作。
三、无缝线路的应力放散和调整目的
应力放散就是在设计锁定轨温范围内，将无缝线路全长扣件，防爬器等全部松开，让它自由伸缩，把钢轨内部的温度应力全部放散掉然后再重新锁定线路。目的就是要把没有在允许缩短轨温范围以内的无缝线路，一级在运营和施工作业中锁定轨温发生了变化的无缝线路，将其锁定轨温通过应力放散或调整，重新准确、均匀地设定在设计的允许范围内。
四、锁定轨温
1、理论锁定轨温
无缝线路的锁定轨温又称“零应力轨温”,一根钢轨从自由状态转化为被完全固定状态时的轨温称为锁定轨温。此时,钢轨内部的温度应力等于0。比如一根长25 m的钢轨被拨入线路,其两端联结夹板、拧紧接头螺栓时的轨温为20 ℃,那么就可以将20 ℃算作该钢轨的锁定轨温。只要接头螺栓被拧紧,该根钢轨的自由伸缩就受到完全限制,无论是升温还是降温,钢轨内部均产生温度应力,锁定轨温是钢轨内部温度应力的起算点。
2、施工锁定轨温
2.1 锁定轨温与温度应力的关系
无缝线路内部的温度应力和现场轨温，锁定轨温Ts之间的关系：
式中：为锁定轨温，T为施工轨温，E=2.1x105MPa
钢轨线性系数x10-5/℃
x(TS-T)MPa
由此；与之间为线路关系，为正值时表示无缝线路内部产生拉应力，为负值时表示无缝线路内部产生压应力。
2.2 施工锁定轨温是铺设焊接长钢轨时的实际锁定轨温
采用换轨小车铺设焊接长钢轨,通常取其始端和终端入槽时所测定的轨温平均值, 即t锁 =（t始+ t终）/2,同时要求始终端就位时的轨温必须控制在设计锁定轨温范围内,否则应待轨温适宜时,将焊接长钢轨放散应力后重新锁定。
通常把一次铺设的轨条长度叫单元轨条。跨区间无缝线路由于施工技术条件和运营条件所限,不可能在一个天窗时间内一次铺设完成(一次仅能铺设1～3 km) ,只能把区间无缝线路分成若干单元轨条。两单元轨条间的焊接必须在线路上进行,而且要求每单元长轨在焊联后的锁定轨温相同,焊联时保证锁定轨温不超限(在设计锁定轨温范围)是关键。这就需要配备有较大拉伸能力的焊接设备或性能良好的拉伸机。由于区间无缝线路不是一次完成铺设,要使整个轨条温度力均匀,即锁定轨温一致,在铺设施工中,如何组织施工队伍,安排施工程序,使铺设、焊接、放散应力、锁定等工作有序进行,且保证锁定轨温符合要求,这就成为施工中一个关键问题。
2.3 锁定轨温施工方法
根据施工作业轨温和施工条件一般有两种施工方法,一种叫“一步连入法”,一种叫“二步连入法”。
(1)一步连入法
在一个天窗时间内把要铺设的单元轨条始端用焊接法与前一天铺设的单元轨条终端焊连,铺设时同时焊接,同时放散,做到一步到位。也就是说,在认为锁定轨温相符的条件下,新轨引进换轨车龙门之后,换轨车边前进边进行长轨条的始端焊接。这种施工组织难度较大,一般适用于封锁线路铺设和轨温变化不大,与锁定轨温相同的条件。
(2)二步连入法(也叫插入法)
在一个天窗内,与普通无缝线路一样,在两单元轨条之间铺设一根缓冲轨(龙口轨) 。而在另一个天窗时间内取出缓冲轨,插入经计算确定轨长的正式轨,放散应力,然后进行最终焊接。第二次焊接作业,可以选择在正在铺设新轨区间或相邻区间铺设新单元轨条时的同一个天窗内进行。作业地点间隔以相互施工不发生影响,最好不小于三个单元轨条长。
无论是一步连入法还是二步连入法,焊接时保证锁定轨温不超限(在设计锁定轨温范围)是关键。
五、线路应力放散
1、无缝线路放散条件
随着无缝线路技术管理经验的不断积累，无缝线路养护有下列情况时，应进行应力放散或调整。由于施工季节和施工条件限制，铺设无缝线路的锁定轨温不符合设计规定的锁定轨温范围。
（1）铺设后发生伤、断轨时，原位焊复或焊接短轨改变了锁定轨温。
（2）采取强制撞轨措施，使实际锁定轨温超过设计规定的锁定轨温。
（3）因施工方法不当，造成锁定轨温不均匀或不准确或养护维修不当，产生长轨伸缩变形或线路不均匀爬行，改变了锁定轨温。
（4）既有无缝线路大中修及配合特殊施工需要，临时改变原来的锁定轨温及重新锁定时，锁定轨温不符合设计轨温规定。
（5）跨区间或整区间无缝线路的相邻轨节锁定轨温之差超过5℃或左右两股长轨条的锁定轨温之差超过5℃、固定区间两任意观测区段的实际锁定轨温相差大于或等于5℃。
2、线路放散方法
众所周知，无缝线路应力放散或调整通常采用零应力综合放散法，既在轨温低于锁定轨温的情况下进行放散，先将钢轨的约束力解除，使钢轨处于“零应力状态”，然后根据轨条长、作业轨温和需要的锁定轨温计算钢轨的伸长量。而在运营线上封锁线路进行应力放散或调整施工作业时，我们的实际做法是利用撞轨使钢轨内不存在压力，当钢轨撞到不再伸长时，定义此时的钢轨状态为“零应力状态”。在施工作业时，要遵守作业程序。
（1）列车慢行期间
1）用气割斜切龙口处钢轨，部分松开接头螺栓，垫上枕木垫，并将弹条扣件隔一松一。
2）每隔100M标好一处观测点，隔400M～500M放一台撞轨器、一副撞轨卡。
5）适当松开放散方向一侧的三条接头螺栓。
（2）线路封锁期间
1）松开接头螺栓、弹条扣件，同时把终端钢轨向上抬起。
2）安装撞轨器、撞轨卡，进行撞轨，当终端撞出长和回弹长几乎相等时,停止撞轨，同时测出此时轨温。
3）检查各观测点伸长量，保证放散均匀，下撞轨器、撞轨卡。
4）考虑到最后锁定轨温和螺栓孔尺寸，用无齿锯切下所需长度，装上拉伸器拉伸钢轨。
5）拧紧终端20根轨枕的扣件，下拉伸器。
6）打眼、上好鱼尾板、搭接地线，同时撤下滚杠，全面拧紧弹条扣件。
（3）放散后锁定轨温的确定
由于无缝线路的原锁定轨温已发生变化，不能作为放散时的原始依据，所以锁定轨温的计算应根据施工实际确定。
1）当轨温在设计锁定轨温以内时，将钢轨撞到“零应力状态”，然后拧紧扣件和接头螺栓，此时的钢轨温度为锁定轨温，即T锁=T当时轨温。
2）当轨温低于设计锁定轨温时，将钢轨撞到“零应力状态”，测得此时的轨温为T零，利用拉伸器拉伸钢轨，拉伸长度折算轨温为T折算，最后得锁定轨温为T锁，则放散量、锯轨量按以下公式进行计算：
a、放散量计算
式中：―长钢轨放散量（mm）
―钢轨钢线膨胀系数；=0.0118/（m・℃）
L―需要放散应力的长钢轨长度（m）
―放散后的锁定轨温（℃）
―原锁定轨温（℃）
b、锯轨量计算 L＇=L+Ly－Lf
式中：Lf――长轨处于自由状态时，长轨末端与下一个单元轨节始端的距离( mm)。
Ly――预留轨缝（一般取6~8mm）。
L＇：如计算出为正值则需锯轨，如计算出为负值则不需锯轨。
3、应力放散步骤
（1）应力放散前应收集核对原锁定轨温资料、纵向位移观测资料，调查锁定轨温是否有变化，线路是否有爬器，缓冲区轨缝及钢轨长度、放散地段桥梁及绝缘接头位置、曲线状况及钢轨和焊缝有无伤损等情况。
（2） 确定放散轨温及放散方法，计算放散量，缓冲区预留轨缝、锯轨量。
（3）准备机具、组织施工，消除阻止钢轨移动的障碍物，做好放散前的一切准备工作，并设置临时观测点，随时掌握长钢轨的应力放散情况。
（4） 放散时按规定设好防护信号，封锁线路，在缓冲区换入预先锯好的短轨，匀好轨缝。
（5）放散时，顺列车方向的无缝线路始端伸缩区防爬器不动，松开始端固定区正向防爬器。
（6） 在实际放散量近似计划放散量锁定线路，锁定线路后，要匀好调节区轨缝，改正爬行双测桩标志及锁定轨温。
4.无缝线路应力放散的质量要求
（1） 锁定轨温、应力放散的目的就是调整锁定轨温，使钢轨内部应力均匀，所以放散中一定要严格执行技术标准达到作业目的。施工中每隔100米设一处移观测点，必须于施工封锁前进行准确计算并标注于轨腰上。应力放散要均匀，误差保持在规定范围内，放散后重新修改位移观察标记、现场铝热焊标记并填写焊接记录。轨墙上要用油漆标计施工日期、单元轨条长度、放散后锁定轨温。
（2）焊接质量 焊轨接头、焊缝质量要符合《钢轨焊接技术条件》（TB/T1632.1－TB/T1632.4）的要求；《修规》第4.3.4条规定：铝热焊接头距轨枕边缘不小于40mm；160KM/H地段不小于100mm，接头相错量不大于40mm。插入短轨长度不应短于6米(120KM/H不小于10米)，轨型、材质与原钢轨相同，气温低于0℃不应焊接；焊缝必须经探伤检查合格，填写探伤报告。
（3）锁定质量II型弹条扣件扭距需保持在120-150Nm，三不密离缝不大于1 mm。轨距：《修规》6.2.1规定，静态轨距误差范围：大于160KM/h±2mm，大于120KM/h+4-2mm；《提速修规》5.2.1规定轨距静态误差范围轨距±2mm。
六、施工注意事项
1、现场作业人员必须服从现场负责人的统一指挥，严格按照规定程序操作，严禁违章蛮干。
2、进行线路应力放散锁定前，轨道标高、轨向、高低、水平等几何参数基本达到设计标准，按设计要求设置好位移观测桩。
3、施工轨温应在设计锁定轨温范围以内或以下时施工，施工前应掌握当地轨温变化情况，根据轨温变化规律，合理选定施工时间。
4、测量轨温要有专人负责。测量轨温的方法为在单元轨节的两端分别设一个测点、中间每隔500设一个测点，同时进行测量，取其平均值，根据施工经验轨温表要放置轨腰背光处。
5、线路应力放散锁定前，应埋设位移观测桩。位移观测桩应设置齐全、牢固可靠、易于观察和不易损坏。
七、 结论与建议
本文对轨温锁定、应力放散从施工方法、施工步骤、质量要求等方面进行了叙述，对施工控制环节和关键点进行了分析，并制订了预防措施。施工组织者要有“如临深渊、如履薄冰、如坐针毡”的危机感和紧迫感，在施工中绝不能有侥幸冒险的心理，要按照“高标准、讲科学、不懈怠”的要求，落实作业标准，科学合理地组织才能把每项工作做好。
参考文献
[1] 璐祖文, 客运专线铁路轨道。北京：中国铁道出版社2005. (1).
[2]李成辉,轨道.成都：西南交通大学出版社, 2005 (4).
[3]李福财，无缝道岔铺设与应力放散施工技术研究.工程建筑，2010（6）.