城轨高架线低温无缝线路应力放散施工技术

城轨高架线低温无缝线路应力放散施工技术

侯磊磊

中铁一局集团新运工程有限公司   陕西咸阳  712000

摘  要：轨道无缝线路冬季施工，受低温影响，钢轨脆性增强，伸缩量控制难度更大，高架线上尤为明显，应力放散不彻底将直接导致断轨等事故发生。本文通过济南城轨1号线高架线冬季低温下应力放散施工，分析了冬季放散过程施工过程,对冬季应力放散质量保证措施、施工机具及施工工艺进行了研究，阐述了施工工艺，该工艺经过现场施工实践取得了良好的效果，为类似工程提供了借鉴经验。

关键词：城轨、地铁、高架线 冬季低温 无缝线路 应力放散 位移观测

1 前言

轨道无缝线路铺设，应力放散最为关键，高架线轨道应力放散相对于地下线具有受温度影响大、轨缝控制难度大，放散时间要求严、钢轨位移变化率高等特点。目前低温应力放散普遍采用长轨条拉伸技术将低温环境下的长轨条拉长，其拉伸量，按铺轨时实测轨温和设计锁定轨温之差，计算后求得。低温下由于钢轨拉伸温度差较大，脆性增强，随着拉伸量和拉力增加，更易发生断轨事件，因此对拉伸器工艺提出了更高的要求。

2 工程概况

济南城轨1号线高架线地段无缝线路全长31.2km，除19组道岔外，其余正线全部铺设无缝线路，设计为一般和减振扣件整体道床轨道，线路采用60kg/m钢轨，材质为U75V。高架线轨道2018年01月10日短轨通，为确长保轨通节点，结合设计温度要求和济南当地气温条件，高架线无缝线路于2018年2月5日开始，2018年4月5日放散完成。

3施工技术标准

（1）高架线相邻的单元轨条锁定轨温差值不超高 5℃，相同部位左右股钢轨单元轨条之间的轨温差不超过 5℃，每个区间最高与最低温差不应超过10℃。在线路曲线地段，外侧钢轨锁定轨温不得超过内侧钢轨的锁定轨温。

（2）高架线上设计锁定轨温22±5℃，无缝线路的现场锁定轨温，须控制在设计给出的锁定轨温范围内，当现场锁定轨温不满足设计的锁定轨温时，应现场进行应力放散，或着调整钢轨应力后重新进行锁定线路，达到设计要求。

（3）高架线上单元轨节长度1～2km，现场根据施工组织情况可进行合理调整。轨条布置时，除道岔里程不能改变外，应以施工中少锯轨为原则，将轨条的起终点在25m范围内调整。

（4）高架线长轨条，应在一个单元轨节范围内等距离埋设位移观测桩，每个位移桩间距不超过500m，在单元轨节长度不够500m的整倍数时，需适当调整一下桩间的距离。各单元轨节的起止点位移观测桩，应与钢轨焊接焊头的纵向位移量小于30m。

（5）无缝线路锁定后应立即黏贴位移观测尺，位移观测尺的零点应与位移观测桩的十字中心对齐，线路锁定后钢轨位移情况：施工后5天内每日观测一次；之后每周观测不少于1次；一个月后每月观测不少于一次，并做好观测记录。

3 单元轨节划分

高架线受冬季低气温影响，钢轨脆性增强，单位长度内拉伸对钢轨内部结构影响较大，为防止断轨，单元轨节不宜太短，可在1～2km长度范围内，尽量划分长一些。道岔、车站前后可根据线路长度进行划分，组织施工时应进行合理调整。轨条布置时，除道岔里程不能改变外，应以施工中少锯轨为原则，将轨条的起终点在25m范围内调整。济南R1线按照设计划分原则，高架线无缝线路共划分13个长轨条，23个单元轨节。

4 施工工艺

（1）设置位移观测桩

设置要求：无缝线路包含多个单元轨节的长轨条，应在每个单元轨节范围内等距离埋设位移观测桩每个间距不超过500m，在单元轨节长度不够500m的整倍数时，需适当调整一下桩间的距离。

单元轨节起止点的位移观测桩需与单元轨节焊接接头对应，与焊头的纵向位移量小于30m，位移观测桩埋设时需与周边电气设备错开设置。每个长轨条需在起止点、距长轨条起止点100m处各设置1对位移观测桩。轨条长度小于250m时，应设置2对观测桩，轨条长度在250至500m时，设置3对观测桩，轨条长度500至1000m时设置5对观测桩。变坡点、隧道与U形槽链接点、高架线两端、道岔及钢轨伸缩调节器基本轨接头处，以及距基本轨接头150m处，应增加相应位移观测桩。位移观测桩从线路小里程向大里程方向顺序编号，编号方法宜采用“×－×”，横线前面的数为该单元轨节顺序号，横线后面的数为位移桩桩号，编号均用阿拉伯数字。

设置办法：高架线上应将位移观测桩设置于桥梁固定支座附近的道床上，在钢轨底边及对应道床顶面埋置顶面刻有十字的钢筋头，以便于位移观测。

（2） 固定端放散

长轨条拉伸放散时固定端一般为75m～100m，此段线路不能采用拉伸法锁定。因此，固定端采用加热的方式使钢轨伸长，达到锁定轨温的长度。放散方式为松开扣件支垫滚筒后撞轨，达到零应力后，每间隔5m采用煤气喷枪等烘烤工具，对待调整处的钢轨往复循环加热，观察钢轨轨温变化以及钢轨伸长量。在观察钢轨伸长量达到计算量，且轨温达到设计锁定轨温上限值时，应立即停止加热，快速取出滚筒，使钢轨落槽，尽快安装扣件，对调整后得钢轨进行锁定。

（3）拆卸扣件

按施工进度，施工人员及机具进入施工现场，拆除上次已放散完成的线路末端25～75米长度范围和将要放散的单元轨节内的所有扣件。

（4）安装滚筒

用起道机打起钢轨，每隔10m垫放一个滚筒（垫放于枕木空中间），保证钢轨目视平顺，可以自由伸缩。检查轨下橡胶垫板，有破损及时更换，有杂物及时清理，确保锁定后轨道的质量。

（5）钢轨零应力放散

采用撞轨器进行钢轨应力放散，先对单元轨节进行零应力放散，确保计算拉伸量时钢轨处于零应力状态。

零应力放散法：单元轨节上每隔300～500m设置一处撞轨器，各组统一指挥，按照负责人指令同时撞轨，撞轨时，应检查滚筒有无倾斜或脱落、钢轨落槽和撞击力。撞轨时出现有反弹迹象，需马上停止撞轨，此时钢轨达到零应力状态，测量此时施工轨温。

（6）做临时位移标记

在单元轨节两端及中间每隔100m左右做一个钢轨位移观测零点标记，观测钢轨在应力放散过程中相对于标记的移动量。临时位移观测点可设在轨底上表面或轨腰上。

（7）计算拉伸量

根据计算锁定轨温与现场施工时实测轨温之差，计算出拉伸量：

△L=α×L×（Tjh-Tsg)

在上述公式中：

△L-表示：拉伸量（mm）；

A-表示：钢轨线膨胀系数α=0.0118mm/（m·℃）；

L-表示：待放散长度(m)，表示应力放散单元轨节与已锁定线路末端所拆线路长度（25～75m）之和；

Tjh-表示：计算的锁定轨温（℃）；

Tsg-表示：放散时现场测量的单元轨节平均轨温(℃)；

（8）拉伸钢轨（撞轨配合）

安装拉轨器，利用拉轨器、撞轨器和手锤共同作用，按计算量△L拉伸钢轨，拉伸量达到预定长度后，此时撞轨器继续作业，当各观测点处位移量达到计算值时，停止撞轨，并收集各临时观测点位移量。位移量如呈线性关系，则表明已放散均匀，可进行下道工序；如非线性关系，应检查钢轨、滚筒有无异常，对异常处进行处理，并进行敲轨和撞轨后使各观测点位移量呈线性关系。

（9）单元轨节锁定

在钢轨拉伸器受力保压情况下，撤掉撞轨器和滚筒，将长钢轨平稳地降落至承轨槽内，同时逐个检查轨下橡胶垫板放置情况，有胶垫错位时，应立即进行调整。

安排施工人员在应力放散长轨区域范围内，技术人员现场测量轨温，记录好上紧扣件时的轨温，隔2上1对扣件进行安装并紧固，尾端75m内的钢轨扣件需全部安装并紧固，并将已放散单元轨条与下一段待放散单元轨条间，采用无孔连接器进行联接，完成长轨锁定。技术人员再次记录锁定时的钢轨轨温，并在此温度基础上，加上换算轨温作为实际的钢轨锁定温度，最后撤掉钢轨拉伸器，清理施工场地。

在扣件“隔2上1”完成后紧接着开始本单元轨节另一根钢轨的放散作业，待该单元轨节的左右两根钢轨全部放散完成后，补齐并紧固线路上剩余的所有扣件。

每个单元轨节应力放散锁定完成后，需按照要求，及时设置钢轨位移量观测的零点标记桩。

（10）单元轨节锁定焊

单元轨节应力放散及锁定作业完毕后，采用移动式钢轨闪光焊接等焊轨技术及时进行单元轨节焊头的锁定焊接，锁定焊接时保压推凸。

5 结论

济南城轨R1线高架线地段采用低温下无缝线路应力放散施工技术圆满完成施工任务，经检测质量全部合格，各项指标满足相关规定，施工质量可控。

参考文献:

[1] 张克林．高速铁路低温下无缝线路焊轨、放散锁定施工工艺探讨[J]．科学之友, 2012，(8)：80-82.

[2] 广钟岩，高慧安.铁路无缝线路[M].北京：中国铁道出版社，2001年:333-361.