鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術研究

李彪

摘 要：無縫線路技術是重要的軌道結構新技術，無縫線路應力放散和鎖定是新建無縫線路的一項重要工作內容，也是運營線路工務部門必做的工作之一。近年來，隨著鐵路行業的大力發展，無縫線路已經成為主導線路，而應力放散和鎖定是無縫線路必須使用的一項施工工藝，其施工水平直接影響著施工進度和施工安全。通過對無縫線路應力放散的條件、方法、質量控制、線路鎖定的溫度時機等進行分析研究，得出了寶貴的施工經驗。

關鍵詞：無縫線路；應力放散；鎖定；放散施工流程

中圖分類號：U213.9 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0003-02

無縫線路也叫長鋼軌線路，就是把若干根標準長度的鋼軌經焊接成為1 000～2 000 m而鋪設的鐵路線路，通常是在焊軌廠將標準軌焊接成100～500 m的軌條，然后再將其運到現場就地焊接后鋪設。所謂跨區間無縫線路，就是指軌條長度跨越多個區間甚至全區間，即軌條與軌條、軌條與道岔直接焊接，軌條之間直接傳遞縱向力和位移量，這是當今軌道結構的一項重要技術，世界各國都在致力于它的研究和鋪設。從20世紀30年代開始，人們就一直致力于這方面的研究和實踐，采用各種方法將鋼軌焊接成無縫線路。

1 無縫線路進行應力放散的前提條件

無縫線路進行應力放散的前提條件是：①實際鎖定軌溫不在設計鎖定軌溫范圍以內，或左右股軌條的實際鎖定軌溫相差超過5 ℃；②鎖定軌溫不清楚或不準確；③跨區間和全區間無縫線路的兩相鄰單元軌條的鎖定軌溫差超過5 ℃，同一區間內單元軌條的最低、最高鎖定軌溫相差超過10 ℃；④鋪設或維修作業方法不當，使軌條產生不正常的伸縮；⑤固定區或無縫道岔出現嚴重的不均勻位移；⑥夏季線路軌向嚴重不良，碎彎多；⑦通過測試，發現溫度力分布嚴重不勻。

2 無縫線路應力放散和調整的基本要求

對無縫線路應力放散和應力調整的基本要求是：①無縫線路應力放散和調整施工前，應制訂施工計劃和安全措施，組織人力，備齊料具，充分做好施工準備。②串動或張拉長鋼軌時，應支墊滾筒或采取其他措施，禁止強行撞軌或硬性撥入等改變長鋼軌長度的做法。③為了減少緩沖區的換軌作業和封鎖線路的次數，應力放散和調整可結合處理重傷焊縫、重傷鋼軌、線路爬行等病害，同時進行。④進行應力放散時，應每400 m左右設一撞軌點進行配合，確保長鋼軌放散均勻；宜每隔100 m設一位移觀測點，位移觀測樁應設置齊全、牢固、不易損壞和易于觀測。⑤無縫線路應力放散或調整后，應按實際鎖定軌溫，及時修改有關技術資料和位移觀測標記。⑥應力放散辦法要根據具體條件決定，可采用滾筒和應力調整器，用列車輾壓法或用應力調整器張拉長軌節并輔之撞軌。要求總的放散量要足夠，沿鋼軌全長放散量要均勻，確定的鎖定軌溫要準確。

3 鎖定軌溫的檢查

3.1 鎖定軌溫和設計鎖定軌溫范圍

一般按（t設±5） ℃設定，稱之為設計鎖定軌溫范圍。

3.2 施工鎖定軌溫和實際鎖定軌溫

施工鎖定軌溫指的是施工時，在設計鎖定軌溫范圍內把長軌條鎖定時的溫度。一般規定鋪設時，長軌條始終端落槽就位時軌溫的平均值為施工鎖定軌溫。同時，要求始終端就位時的軌溫必須控制在設計鎖定軌溫范圍內，否則應待軌溫適宜時，將焊接長鋼軌放散應力后重新鎖定。

3.3 設計鎖定軌溫t鎖的確定

在20世紀80年代前的很長一段時間，人們習慣的做法是取中間軌溫加3～5 ℃作為鎖定軌溫，這種做法現在仍不失為正確的做法。

現在大修設計常用的鎖定軌溫計算公式為：

t鎖= + +（3～5）℃。 （1）

式中：Tmax——當地最高軌溫；

Tmin——當地最低軌溫；

[Δt降]——允許溫降，它是相對于鎖定軌溫，允許軌溫下降的幅度，是根據軌道的強度條件決定的；

[Δt升]——允許溫升，它是相對于鎖定軌溫，允許軌溫上升的幅度，是根據軌道的穩定條件決定的。

在軌溫變化幅度較小的地區，如取[Δt降]=[Δt升]，則（[Δt降]+[ Δt升]）/2=0，在此情況下，利用現在和以前的計算方法，得出的結果完全一致。

在軌溫變化幅度較大的地區，[Δt升]往往起控制作用，一般[Δt降]都大于[Δt升]，在此情況下，（[Δt降]+[Δt升]）/2>0，通過兩種計算方法得出的結果就不一樣了。

3.4 設位移觀測樁來分析鎖定軌溫的變化

位移觀測樁是用來監測鋼軌爬行的，同時也是用來監測鎖定軌溫變化的。

檢查長鋼軌鎖定軌溫的變化情況，簡單易行的方法就是設置位移觀測樁，通過觀測鋼軌長度的變化，可以計算出鎖定軌溫變化的大小，從而確定應力放散或調整區段。

4 放散量的計算

長鋼軌自由伸縮放散量的計算式為：

ΔL=a（T鎖-T0）L. （2）

式中：ΔL——鋼軌拉伸量，mm；

a——鋼軌膨脹系數為0.000 011 8 ℃；

T鎖——設計鎖定軌溫；

T0——實際軌溫；

L——單元軌節長度，m。

5 放散施工流程

5.1 準備工作

施工前，將焊接接頭處備用鋼軌和工機具全部運送到位，用鋼尺將線路進行排尺，標記每百米位置，并標記墊滾杠位置、隔五鎖一位置、隔二鎖一位置、撞軌器位置等。如果是既有線，一天經工務維護部門同意后，將準備放散單元曲線地段加強線路拉桿隔五留一拆除，給固定鋼軌的灰枕鑼栓涂油，檢查是否有銹死的鑼帽，如果有，要及時進行處理，最后將緩沖區準備更換的鋼軌全部運送到位。

5.2 拆卸扣件

每小組4人負責100 m線路，將扣件、拉桿等與鋼軌邊連接件全部拆除，將電務設備導線從終點向起點方向全部拆除，按放散方案中確定的龍口，即放散終點在鋼軌伸長方向（撞軌方向）軌端設置鋸軌拉伸焊接設備（保證扣件放置穩定，不影響放散作業，不丟失扣件）。如果放散終點是調節緩沖區，需待電務設備全部拆除后，從終點方向解開緩沖區魚尾板螺栓和扣配件，將外側扣件放置外側軌枕頭上，內側放置在不影響施工的穩固地點。

5.3 支墊軌輪

待小組范圍扣件拆卸完畢后，由起道人員配合小組人員在指定位置墊放放散軌輪，按照隔10根枕木墊1個的標準分布。軌輪墊放在軌枕空內枕木頭上，要求枕木頭與承軌槽相平。如果是小滾杠根則應放置在灰枕上，然后使用小鏟將膠墊全部松動，避免拉伸放散時將膠墊拉斜。

5.4 測量軌溫

相鄰單元軌節間的鎖定軌溫差不應大于 5 ℃；同一區間內單元軌節施工鎖定的最高與最低鎖定軌溫差不大于10 ℃；左右兩股鋼軌的鎖定軌溫最好一致，且最大差值不得大于3 ℃。

位于單元軌撞軌器安放位置的撞軌班長，在拆卸扣件的同時，要將軌溫計貼放在上述位置。

5.5 劃監測線并安裝撞軌器

撞軌器的設置標準：從放散起點開始計算長度，曲線地段1臺/400 m，直線地段1臺/500 m。撞軌班長應在本組范圍的末端倒數第三根軌枕上軌底邊緣處劃監測線。

監測線的劃置方法：首先在軌枕上劃一條與鋼軌垂直的基本線，然后再在鋼軌對應位置上劃觀測線。

各工班長畫好線后向現場負責人匯報。

在工班長畫線的同時，撞軌組要將撞軌器安裝在設置位置。

當T0小于鎖定軌溫時，可分兩種情況進行處理。處理辦法為：等待軌溫上升至鎖定軌溫，在軌溫上升階段，各小組人員需均勻敲打鋼軌，使內部應力均勻，該方法適用于天氣晴朗且氣溫變化較快時的軌溫上升階段。一般在T0小于T鎖3 ℃以內進行作業，這種方法適合在新建鐵路不限制施工時間的情況下使用。

當T0略高于鎖定軌溫時，可按下列方法進行處理。工作人員可以采用等待軌溫下降的辦法，在軌溫下降至鎖定軌溫范圍內時進行鎖定，等待過程中，各小組需不斷敲擊鋼軌。該方法適于在下午鋼軌的降溫階段使用，要求T0-T鎖≤3 ℃。

在進行既有線施工時，如果在升溫階段給點時間，T0>T鎖時，不進行作業；如果在降溫階段T0-T鎖≥3 ℃時，不進行作業（降溫階段是否作業，由現場技術人員根據天氣、風力情況來確定）。

在進行撞軌作業時，各小組按要求從起點進行編號。

5.6 線路鎖定

在線路達到鎖定軌溫條件時，撤掉撞軌器和放散滾筒（杠），扣件組和焊軌組快速進行鎖定作業。扣件組恢復印線路扣件，焊軌組進行鎖定焊接（如有拉軌器，鎖定完成后撤掉）。

鎖定時，各小組上扣件按下列操作進行：先隔5上1，再隔2上1，然后全部上緊。

扣件的扭力：彈條Ⅱ型扣件應使彈條中部前端下顎與軌距擋板接觸或以80～120 N·m作為控制力矩。

天窗點后：經過兩趟列車后，將緩沖區鋼軌接頭進行加力。

線路鎖定完成后，在鋼軌內側標記鎖定軌溫。

5.7 設置位移觀測標記

在鋼軌非作用邊對應位移觀測樁位置做好位移觀測標記。

位移觀測樁設置好后，觀測樁周圍用100號水泥砂漿填塞搗實。

運營線路放散單元軌位移觀測樁的設置利用既有線原有的觀測樁按工務部門要求進行標注。

6 應力放散質量控制

應力放散應做到放散均勻、鎖定準確，相鄰兩段單元軌節的鎖定軌溫之差不得大于5 ℃，左右兩股鋼軌的鎖定軌溫之差不得大于3 ℃，同一區間設計鎖定軌溫的最高與最低鎖定軌溫之差不得大于10 ℃。

應力放散時觀測：應力放散時，每隔50 m或100 m設一個位移觀測點，觀測放散時的鋼軌位移量，應力放散應均勻。

鎖定后無縫線路的位移觀測：鎖定后無縫線路的位移觀測樁處換算200 m范圍內相對位移量不得大于10 mm，任何一個位移觀測樁處位移量不得超過20 mm。

單元軌節應在道床達到初期穩定階段時才可進行線路應力放散工作。

線路應力放散前應掌握當地的軌溫變化情況，根據軌溫變化規律，合理選定施工時間，計劃鎖定軌溫。

單元軌節鎖定前應按設計要求設置好位移觀測樁。

〔編輯：曹月〕

5.3 支墊軌輪

待小組范圍扣件拆卸完畢后，由起道人員配合小組人員在指定位置墊放放散軌輪，按照隔10根枕木墊1個的標準分布。軌輪墊放在軌枕空內枕木頭上，要求枕木頭與承軌槽相平。如果是小滾杠根則應放置在灰枕上，然后使用小鏟將膠墊全部松動，避免拉伸放散時將膠墊拉斜。

5.4 測量軌溫

相鄰單元軌節間的鎖定軌溫差不應大于 5 ℃；同一區間內單元軌節施工鎖定的最高與最低鎖定軌溫差不大于10 ℃；左右兩股鋼軌的鎖定軌溫最好一致，且最大差值不得大于3 ℃。

位于單元軌撞軌器安放位置的撞軌班長，在拆卸扣件的同時，要將軌溫計貼放在上述位置。

5.5 劃監測線并安裝撞軌器

撞軌器的設置標準：從放散起點開始計算長度，曲線地段1臺/400 m，直線地段1臺/500 m。撞軌班長應在本組范圍的末端倒數第三根軌枕上軌底邊緣處劃監測線。

監測線的劃置方法：首先在軌枕上劃一條與鋼軌垂直的基本線，然后再在鋼軌對應位置上劃觀測線。

各工班長畫好線后向現場負責人匯報。

在工班長畫線的同時，撞軌組要將撞軌器安裝在設置位置。

當T0小于鎖定軌溫時，可分兩種情況進行處理。處理辦法為：等待軌溫上升至鎖定軌溫，在軌溫上升階段，各小組人員需均勻敲打鋼軌，使內部應力均勻，該方法適用于天氣晴朗且氣溫變化較快時的軌溫上升階段。一般在T0小于T鎖3 ℃以內進行作業，這種方法適合在新建鐵路不限制施工時間的情況下使用。

當T0略高于鎖定軌溫時，可按下列方法進行處理。工作人員可以采用等待軌溫下降的辦法，在軌溫下降至鎖定軌溫范圍內時進行鎖定，等待過程中，各小組需不斷敲擊鋼軌。該方法適于在下午鋼軌的降溫階段使用，要求T0-T鎖≤3 ℃。

在進行既有線施工時，如果在升溫階段給點時間，T0>T鎖時，不進行作業；如果在降溫階段T0-T鎖≥3 ℃時，不進行作業（降溫階段是否作業，由現場技術人員根據天氣、風力情況來確定）。

在進行撞軌作業時，各小組按要求從起點進行編號。

5.6 線路鎖定

在線路達到鎖定軌溫條件時，撤掉撞軌器和放散滾筒（杠），扣件組和焊軌組快速進行鎖定作業。扣件組恢復印線路扣件，焊軌組進行鎖定焊接（如有拉軌器，鎖定完成后撤掉）。

鎖定時，各小組上扣件按下列操作進行：先隔5上1，再隔2上1，然后全部上緊。

扣件的扭力：彈條Ⅱ型扣件應使彈條中部前端下顎與軌距擋板接觸或以80～120 N·m作為控制力矩。

天窗點后：經過兩趟列車后，將緩沖區鋼軌接頭進行加力。

線路鎖定完成后，在鋼軌內側標記鎖定軌溫。

5.7 設置位移觀測標記

在鋼軌非作用邊對應位移觀測樁位置做好位移觀測標記。

位移觀測樁設置好后，觀測樁周圍用100號水泥砂漿填塞搗實。

運營線路放散單元軌位移觀測樁的設置利用既有線原有的觀測樁按工務部門要求進行標注。

6 應力放散質量控制

應力放散應做到放散均勻、鎖定準確，相鄰兩段單元軌節的鎖定軌溫之差不得大于5 ℃，左右兩股鋼軌的鎖定軌溫之差不得大于3 ℃，同一區間設計鎖定軌溫的最高與最低鎖定軌溫之差不得大于10 ℃。

應力放散時觀測：應力放散時，每隔50 m或100 m設一個位移觀測點，觀測放散時的鋼軌位移量，應力放散應均勻。

鎖定后無縫線路的位移觀測：鎖定后無縫線路的位移觀測樁處換算200 m范圍內相對位移量不得大于10 mm，任何一個位移觀測樁處位移量不得超過20 mm。

單元軌節應在道床達到初期穩定階段時才可進行線路應力放散工作。

線路應力放散前應掌握當地的軌溫變化情況，根據軌溫變化規律，合理選定施工時間，計劃鎖定軌溫。

單元軌節鎖定前應按設計要求設置好位移觀測樁。

〔編輯：曹月〕

5.3 支墊軌輪

待小組范圍扣件拆卸完畢后，由起道人員配合小組人員在指定位置墊放放散軌輪，按照隔10根枕木墊1個的標準分布。軌輪墊放在軌枕空內枕木頭上，要求枕木頭與承軌槽相平。如果是小滾杠根則應放置在灰枕上，然后使用小鏟將膠墊全部松動，避免拉伸放散時將膠墊拉斜。

5.4 測量軌溫

相鄰單元軌節間的鎖定軌溫差不應大于 5 ℃；同一區間內單元軌節施工鎖定的最高與最低鎖定軌溫差不大于10 ℃；左右兩股鋼軌的鎖定軌溫最好一致，且最大差值不得大于3 ℃。

位于單元軌撞軌器安放位置的撞軌班長，在拆卸扣件的同時，要將軌溫計貼放在上述位置。

5.5 劃監測線并安裝撞軌器

撞軌器的設置標準：從放散起點開始計算長度，曲線地段1臺/400 m，直線地段1臺/500 m。撞軌班長應在本組范圍的末端倒數第三根軌枕上軌底邊緣處劃監測線。

監測線的劃置方法：首先在軌枕上劃一條與鋼軌垂直的基本線，然后再在鋼軌對應位置上劃觀測線。

各工班長畫好線后向現場負責人匯報。

在工班長畫線的同時，撞軌組要將撞軌器安裝在設置位置。

當T0小于鎖定軌溫時，可分兩種情況進行處理。處理辦法為：等待軌溫上升至鎖定軌溫，在軌溫上升階段，各小組人員需均勻敲打鋼軌，使內部應力均勻，該方法適用于天氣晴朗且氣溫變化較快時的軌溫上升階段。一般在T0小于T鎖3 ℃以內進行作業，這種方法適合在新建鐵路不限制施工時間的情況下使用。

當T0略高于鎖定軌溫時，可按下列方法進行處理。工作人員可以采用等待軌溫下降的辦法，在軌溫下降至鎖定軌溫范圍內時進行鎖定，等待過程中，各小組需不斷敲擊鋼軌。該方法適于在下午鋼軌的降溫階段使用，要求T0-T鎖≤3 ℃。

在進行既有線施工時，如果在升溫階段給點時間，T0>T鎖時，不進行作業；如果在降溫階段T0-T鎖≥3 ℃時，不進行作業（降溫階段是否作業，由現場技術人員根據天氣、風力情況來確定）。

在進行撞軌作業時，各小組按要求從起點進行編號。

5.6 線路鎖定

在線路達到鎖定軌溫條件時，撤掉撞軌器和放散滾筒（杠），扣件組和焊軌組快速進行鎖定作業。扣件組恢復印線路扣件，焊軌組進行鎖定焊接（如有拉軌器，鎖定完成后撤掉）。

鎖定時，各小組上扣件按下列操作進行：先隔5上1，再隔2上1，然后全部上緊。

扣件的扭力：彈條Ⅱ型扣件應使彈條中部前端下顎與軌距擋板接觸或以80～120 N·m作為控制力矩。

天窗點后：經過兩趟列車后，將緩沖區鋼軌接頭進行加力。

線路鎖定完成后，在鋼軌內側標記鎖定軌溫。

5.7 設置位移觀測標記

在鋼軌非作用邊對應位移觀測樁位置做好位移觀測標記。

位移觀測樁設置好后，觀測樁周圍用100號水泥砂漿填塞搗實。

運營線路放散單元軌位移觀測樁的設置利用既有線原有的觀測樁按工務部門要求進行標注。

6 應力放散質量控制

應力放散應做到放散均勻、鎖定準確，相鄰兩段單元軌節的鎖定軌溫之差不得大于5 ℃，左右兩股鋼軌的鎖定軌溫之差不得大于3 ℃，同一區間設計鎖定軌溫的最高與最低鎖定軌溫之差不得大于10 ℃。

應力放散時觀測：應力放散時，每隔50 m或100 m設一個位移觀測點，觀測放散時的鋼軌位移量，應力放散應均勻。

鎖定后無縫線路的位移觀測：鎖定后無縫線路的位移觀測樁處換算200 m范圍內相對位移量不得大于10 mm，任何一個位移觀測樁處位移量不得超過20 mm。

單元軌節應在道床達到初期穩定階段時才可進行線路應力放散工作。

線路應力放散前應掌握當地的軌溫變化情況，根據軌溫變化規律，合理選定施工時間，計劃鎖定軌溫。

單元軌節鎖定前應按設計要求設置好位移觀測樁。

〔編輯：曹月〕