既有線小半徑曲線機械換鋪無縫線路施工技術

李 偉 馬德勝

0 引言

朔黃線隨著貨運量每年遞增，朔黃線運輸繁忙、車流密度大是必然趨勢，導致軌道線路病害加重，需要大中修時間周期越來越短，在確保既有線安全運營、運輸不受影響的情況下進行無縫線路換鋪，是朔黃鐵路面臨的必然課題。其中小半徑曲線的換鋪工作是重點、難點，總結其成套施工工藝及施工質量控制，將對類似工程有很好的借鑒。

1 工程簡介

朔黃鐵路西起山西省神池縣神池南站，與神朔鐵路相連，東至河北省黃驊市黃驊港口貨場，正線總長近600 km，為國家Ⅰ級干線、雙線電氣化鐵路，上行線為75 kg/m跨區間超長無縫線路，下行線為60 kg/m，25 m有縫線路。現以南灣至滴流蹬區間里程為K157+830～K160+080第15～10單元軌條為例，此單元軌條長度2 250 m，在線路起點K157+885～K158+783有一半徑800 m，線路長度898 m的曲線和終端K158+978～K160+052有一半徑650 m，線路長度1 074 m的曲線。兩曲線為同向曲線，曲線總長為1 972 m。主要施工內容既有Ⅰ型彈條全部更換新Ⅱ型彈條、更換軌下橡膠墊板及擋板座，此段線路連接的補償電容、各種連接線重新連接，軌道電路參數重新調整。

2 換鋪施工質量、技術要求

長軌條軌端和鎖定焊接頭相錯量:不超過40 mm。鋼軌硬彎:經過校直后用1 m直尺測量其失度不超過0.5 mm。鋼軌接頭:軌面及內側面要求齊平，誤差不超過1 mm。扣件:軌距擋板、擋板座頂嚴壓緊，不密貼(縫隙大于2 mm)的數量不超過6%，檢查扣件螺栓扭緊程度，要求彈條扣件“三點接觸”間隙0.1 mm～1 mm，相應螺栓扭矩為120 N·m～150 N·m，不良者不超過8%;且無連續失效，膠墊無缺損、外斜量大于5 mm者不超過8%。線路軌距1 435 mm，其軌道幾何尺寸允許偏差應滿足表1～表3，線路軌距要求1 435 mm，4 mm～－2 mm變化率不大于1‰，水平允許誤差4 mm。軌距扣板原則上放到原位，但要根據軌距的要求進行適當調整。電務補償電容左右股允許偏差在±40 mm，同股鋼軌兩個眼80 mm～100 mm。線路鎖定時實際鎖定軌溫必須嚴格控制在計劃鎖定軌溫之內，左右兩股鋼軌鎖定軌溫不大于3℃，相鄰單元軌條鎖定軌溫不大于5℃，整個長軌條鎖定軌溫不大于10℃。

3 工程特點及施工難點

1)其中有莊里4號隧道，長度894 m，無照明設施，施工中視線不良，影響施工進度。2)因是小曲線半徑地段，鋼軌磨耗較為嚴重，線路維修用增墊膠墊和利用不規則扣板方法處理軌道幾何尺寸，線路病害較大，換軌車通過時膠墊取不下時容易卡輪，導致換軌車停留處理，影響換軌車走行。3)因曲線較長，新軌入槽時曲線內股需要向曲線內點縮短約1.9 m，外股需要向曲線外伸長約1.9 m，才能保證鋼軌順利入槽，且舊軌不宜出槽，影響換軌車走行。4)因既有線為長軌條，原線路實際鎖定軌溫為30℃，扣配件拆除后，軌溫只有13℃左右，長軌在小曲線半徑地段容易翻倒，且進軌龍口和出軌龍口處軌縫偏大，高達150 mm左右，換軌車行進時長軌條防翻和順利進出舊軌龍口是難點。

表1 有碴軌道允許偏差和檢驗方法 mm

表2 曲線20 m弦正矢允許偏差 mm

表3 鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

4 施工方案及措施

總體施工方案:采用人工配合Ⅲ型換軌車機械換軌方案，焊軌方式采用現場天窗點內氣壓焊或鋁熱焊焊軌;應力放散和鎖定采用連入法施工。已更換無縫線路與既有線路間的過渡方法，采用75 kg魚尾板連接或用6.25 m長75 kg/m軌臨時過渡。當長軌條和道岔連接及貝氏體鋼軌地段時，需用鋁熱焊進行焊接，施工順序為自南灣向滴流蹬方向換軌。

因隧道較長，無照明或者照明燈比較暗，施工中視線不良，在隧道內每隔30 m增設1個碘鎢燈，利用發電機或者洞內電源，且每人配有頭燈1盞，解決照明問題。

因是小曲線半徑地段，鋼軌磨耗較為嚴重，線路維修用增墊膠墊和利用不規則扣板方法處理軌道幾何尺寸，線路病害較大，換軌車通過時膠墊取不下時容易卡輪，滾筒導致換軌車停留處理，影響換軌車走行。為解決此問題:1)我們采用專用扁鏟，利用600 mm長φ18 mm的鋼筋，在端部砸扁，利用換軌車來到之前鏟掉膠墊;2)通過對Ⅲ型換軌車改進，將舊軌進槽口進行加固和改造其滾筒前后結構，消除因為膠墊等阻塞鋼軌槽口影響;3)在換軌車上備用氧氣乙炔割槍，將卡在卡輪的舊大膠墊點燃燒掉。

因曲線較長，新軌入槽時曲線內股需要向曲線內點縮短約1.9 m，外股新軌需要向曲線外伸長約1.9 m，才能保證鋼軌順利入槽，且舊軌不宜出槽，影響換軌車走行。可以利用以下公式計算伸長或縮短量，其量為大概值，是各撞軌器配合換軌車走形的撞軌量的參考值:

ε=λL/R。

其中，λ為既有軌和新軌的距離;L為曲線總長;R為半徑，均為量值，以mm計。λ一般在550 mm～700 mm間，根據現場量測，特別曲線地段上下股不同。

為保障換軌車順利走行，我們采用以下措施:1)加大撞軌力度:每400 m利用1臺撞軌器配合撞軌，每臺撞軌器上14人。2)使用18 mm滾杠墊每12根枕墊在軌枕上，在曲線上增加豎向滾筒減少摩阻力，每25根枕放一豎向滾筒。3)在始終端各利用拉伸器一臺，在曲線外股上拉伸。4)換軌車過后在曲線上加強現場鋸舊軌。舊軌出槽約100 m就割鋼軌，焊軌車上備上割槍及氧氣乙炔瓶，如果曲線半徑較小鋼軌別勁較大，亦可以增量，特別是曲線外股鋼軌，因為舊軌出槽后變短，鋼軌難以出槽，且容易使換軌車掉道。5)施工前撥順鋼軌:內外股順軌，并向枕木靠攏，以不侵線為原則，需要根據實際現場溫度，以防長軌條脹軌，多配合枕木頭夾在換鋪軌與待換軌之間。

因既有線為長軌條，原線路實際鎖定軌溫為30℃，扣配件拆除后，軌溫只有13℃左右，長軌在小曲線半徑地段容易翻倒，且進軌龍口和出軌龍口處軌縫偏大，高達150 mm左右，換軌車行進時長軌條防翻和順利進出舊軌龍口是難點。解決措施:1)在始終端備上魚尾夾板和短軌頭，短軌頭有40 mm，60 mm，80 mm，100 mm等，根據斷開的軌縫大小合理搭配，此軌頭只要螺栓孔以上部分，上魚尾夾板時在鋼軌上不打孔，將螺栓在軌縫間穿進，軌頭放在魚尾板上。2)在曲線地段斷既有軌，利用割槍每200 m將鋼軌割開，并用魚尾板連接上，只穿4顆螺栓，能確保換軌車通過即可。3)帶扣件和加設防翻器:長軌落槽后，每100 m帶上10根～15根枕的扣件，不要用電動扳手擰緊，帶上即可，半徑小于800 m時在曲線每隔200 m放置防翻器1個。4)換軌車前后增加搖軌人員和撥軌人員來配合換軌車換軌，一旦新軌出現脹軌鼓肚就及時消灣，及時減少換軌車的外部受力，以免舊軌翻倒和換軌車掉道。

5 施工中主要關鍵工序的質量控制

無縫線路換鋪工作中最為關鍵的施工工序為鋼軌接頭焊接、無縫線路應力放散及鎖定兩工序，其質量直接影響到無縫線路換鋪的成功和失敗。

5.1 鋼軌焊接及質量控制

焊軌前，必須按TB/T 1632-2005鋼軌焊接中的有關規定進行形式試驗，以確定焊機工藝參數。一經確定的參數不得隨意改動，檢驗合格后方可施焊。每焊500個鋼軌接頭，應做周期性檢驗，合格后方可繼續施焊。

焊接后長軌條應進行矯直和打磨，打磨后的焊接接頭應保證焊縫兩側各500 mm范圍內軌頭軌頂面及作用面的直線度為:軌頂面及工作邊0.3 mm/m;軌底凸出量不得超過1 mm;母材打磨深度不大于0.5 mm。

單元鎖定焊接時，因已經應力放散的地段和下一單元軌條長度較長，單元軌條長度在1 000 m～2 500 m之間，采用在離焊頭100 m處撥曲線的方式進行焊軌。曲線架在離焊頭85根枕和100根枕各設1處，均向道心撥曲線，鋼軌焊接時因為焊機將焊頭頂段后，焊頭處被燒成熔融狀態，溫度較高，受到外力后易產生變形，因此在焊頭處容易出現旁彎、高低接頭、錯牙、上拱等現象，因此撥曲線焊軌時一定注意鋼軌的頂端量和軌溫變化對焊頭的影響，焊接頂段和撥曲線人員一定要密切配合。

5.2 無縫線路應力放散及鎖定

利用滾杠減少摩阻力:應力放散中，長軌條、扣配件、鐵墊板之間摩擦力直接影響長軌條的自由伸縮，特別在曲線地段。為了保證應力放散均勻，每12根枕放一根滾杠、曲線內25 m放1個豎向滾筒，滾杠的放置在軌枕靠近固定端，置于枕木承軌槽的正中，不能傾斜，防止應力放散時滾杠被螺桿擋住，且滾杠掉下后要及時放上;終端鋼軌務必擰緊扣件50 m線路，以及魚尾板螺栓，以防鋼軌軌縫拉開和線路發生位移;始端需要松開30 m扣件，以便焊接鋼軌，應力放散時應加上此30 m;撞零應力時要將配合焊軌撥曲線鎖定的50 m線路拆開，并墊上滾杠;應力放散鎖定時要隔二緊一，一定在同一根軌枕上，電動扳手要隔開，分段施工，施工組織時按照線路長度平均分，并根據兩軌條鎖定的時間間隔合理調配電動扳手，使兩股線路盡量保證在同一時間隔二緊一同時施工完成;在進行應力放散撞軌時，撞軌包要安裝在離焊頭距離5 m以上，避免焊頭撞傷，撞軌時都要向終端方向撞軌，禁止向起端撞軌;鎖定軌溫取值時一定要在長軌條零應力撞完后，始終端各取三個軌溫計兩相近軌溫平均值作為始終端軌溫，再利用始終端軌溫的平均值計算拉伸量。

6 結語

根據施工技術方案，較為順利的完成既有線小半徑曲線地段機械換鋪無縫線路施工任務，換鋪天窗點利用率100%，線上焊焊頭成功率100%，線路質量優良，安全、正點、保質保量的完成了此小半徑單元換鋪任務，將對類似工程有很好的借鑒作用。

［1］ 鐵運［2006］146號，鐵路線路修理規則［Z］.