地錨樁法在無縫線路曲線方向整正中的應用

何宏斌

(西安鐵路職業(yè)技術學院，西安 710600)

線路方向整正是指檢測鋼軌在直線區(qū)段是否筆直或在曲線地段是否圓順，并使其在相應的區(qū)段筆直或圓順。一般用弦線法來檢測線路的方向，《鐵道線路維修規(guī)則》規(guī)定:對于鐵路干線，在直線地段要求用10 m長的弦線測出的正矢應＜4 mm;曲線地段將用弦線法測出的正矢和曲線的計劃正矢進行比較，差值控制在一定范圍之內。

通過對現(xiàn)場的調查發(fā)現(xiàn)曲線方向錯亂的頻率很高，一般大約經過2周左右就需要整正一次。因此如何更加長久地保持曲線的方向(圓順)是各工務段在線路日常養(yǎng)護維修中的首要問題。

1 地錨樁法提出和應用

1.1 曲線方向難以保持的實例

曲線整正是線路養(yǎng)護維修中最為常見的工作之一。各工務段在多年的養(yǎng)護實踐中也摸索出了一套較為成熟的養(yǎng)護辦法。然而通過對京廣線、隴海線的鄭州、西安、武漢等鐵路局轄區(qū)的工務段的調查，發(fā)現(xiàn)各個段不同程度地存在曲線較難整正或整正后曲線方向難以保持的情況。其具體情況是不論是使用繩整法還是偏角法，或者是采用先由曲線的兩端向中間撥，或者是由曲線的中間向兩端撥，總是存在曲線方向較難整正或整正后曲線方向很難保持的情況。

1.2 “地錨樁”(強行固定)法的提出與產生

1998年，原鄭州鐵路局新鄉(xiāng)工務段的技術人員來西安鐵路職業(yè)技術學院學習時，就提出了在工務段轄區(qū)的京廣干線上，有一個超過1 km長的大曲線，不論采用先由曲線的兩端向中間撥，或者是由曲線的中間向兩端撥的方法，整正后曲線方向都很難保持。另外，整正完后，過幾趟列車，曲線方向就會發(fā)生改變，希望能夠得到一些相關的技術幫助。

經過考察和分析，西安鐵路職業(yè)技術學院土木工程系的專業(yè)教師提供了一種“強行固定”的整正方法。其思路為:在曲線的兩側路基上(一般是路肩人行道內側)埋置固定樁，然后，再通過一個橫向連桿將固定樁和曲線軌道的軌底相連，以此強行固定曲線的位置，其設計思路如圖1所示。

圖1 “強行固定”法思路設計示意

回到工區(qū)后，新鄉(xiāng)工務段的技術人員用混凝土做成一個30 cm×30 cm×30 cm基座，然后用廢舊鋼軌和混凝土基座做成固定樁，再用廢舊鋼軌制做成橫向連桿，橫向連桿的兩端用螺栓(可調節(jié)連桿的長度)加裝上軌距桿的抓頭，再將做好的固定樁每間隔20 m埋設在曲線內側的路基上，如圖2所示。

該方法使用后在穩(wěn)定曲線位置，保持曲線圓順的養(yǎng)護維修中取得了良好的效果，其維修周期可達3個月左右。后來，該方法又被稱為“地錨樁”法，在全鐵道部轄區(qū)的長大曲線、小半徑山區(qū)曲線上都進行了推廣使用。

圖2 “地錨樁”中連接桿與鋼軌的連接

2 地錨樁法在應用中出現(xiàn)的新問題

根據(jù)“地錨樁”法的原理與實施方法，理論上對于曲線方向的整正應該是“一勞永逸”，因為它采用的是“強行固定”的原理。

但是根據(jù)對現(xiàn)場的實際使用效果觀察發(fā)現(xiàn)，“地錨樁”法在使用的1年—3年內效果非常好。但隨著時間的推移，發(fā)現(xiàn)雖然有固定樁處的曲線位置符合漸伸線原理檢測的要求，但曲線的總體方向依然不良。主要表現(xiàn)為:曲線的碎彎出現(xiàn)在兩個固定樁之間距離為20 m的范圍內，由此引起曲線的總體方向不良，如圖3所示。后各工務段的技術人員將兩個固定樁之間距離改為10 m，但效果依然不明顯，碎彎會進一步進入到距離為10 m的固定樁之間。

圖3 “地錨樁”法應用3年—5年后軌道方向錯亂示意

3 曲線位置變化原因

“地錨樁”法長期使用后效果欠佳的原因，經過對現(xiàn)場的跟蹤和資料分析，認為主要的原因是:曲線的碾壓展長主要是由于鋼軌在列車車輪荷載的碾壓下，鋼軌產生順著列車前進方向的一種塑性變形(伸長或展長)，這種塑性變形是一種不可恢復的變形。當這種多出部分的伸長或展長進入曲線以后，會使曲線的長度比原來增長，必然會引起曲線位置的變化(方向錯亂)。此時這種錯亂因“地錨樁”的固定而進入到“地錨樁”和“地錨樁”之間尚沒固定的鋼軌之間，如圖3所示。

線路(曲線)的展長理論上應該是全線范圍內的均勻展長，這些由線路上的直線和曲線的方向均會出現(xiàn)不良的病害可以得到證實。但是由于列車慣性的作用和曲線的特殊位置，會逐漸產生直線上的展長(碎彎)向曲線集中(移動)的情況，即直線上的展長(碎彎)會累計進入到曲線范圍內。這主要是由于列車在直線方向(雙線運行)沿一個方向運行時對線路(鋼軌)展長的一種漸變推動所致，另一個原因是人工養(yǎng)護維修時對于線路碎彎(方向不良)矯正，其實質也是對展長的一種漸變推動。這種展長的累計與集中是引起曲線方向難以整正和保持的一個主要因素。

4 地錨樁法使用的極限條件

由上面的分析，曲線在運營后，因曲線展長累計疊加在圓曲線內。因此，在曲線方向整正時，曲線的中心線必然向外側移動。但維修規(guī)則規(guī)定，曲線的中心線的撥移量不能大于30 mm。因此當曲線展長累計疊加在圓曲線內達到一定值時(大于曲線向外撥30 mm所消耗的最大長度時)，無論如何撥整，曲線是不可能圓順的。此時，就不能再用撥道法對曲線進行整正。

由計算可知，當曲線的展長量小于曲線撥距可消耗的最大伸長量時，可以用撥道法整正曲線。通過調節(jié)固定樁上連接桿的螺栓，使連接桿伸長，線路中心外移，保證曲線的圓順。當曲線的展長量大于曲線撥距可消耗的最大伸長量時，因受到曲線的中心線的撥移量不能大于30 mm的限制，曲線中必然會產生碎彎型的小曲線，此時固定樁上連接桿的螺栓也不可再調節(jié)使用。

5 結語

根據(jù)對現(xiàn)場使用效果的觀測，“地錨樁”法對于曲線位置和方向的穩(wěn)定具有較好作用，尤其是在線路運營的初期階段(1年—3年左右)效果更加明顯，值得使用和推廣。另外，由于曲線碾壓展長的存在，在線路經過長時間的運營后，“地錨樁”法要和線路的應力放散配合使用，以消除曲線中多余的碾壓展長量。通過現(xiàn)場的實踐和觀察證明，“地錨樁”法對于穩(wěn)定曲線位置和方向，尤其是穩(wěn)定長大曲線的位置和方向具有較好的使用效果。

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