精密軌道工程低溫鎖軌施工技術研究

張偉靖 黃立喜 潘 煜 嚴成輝

(63870部隊)

1 工程概況

精密軌道工程全長6.0 km，滑軌采用加工后的QU100A起重軌焊接而成，全程無縫線路，鋼軌焊接采用移動式小型氣壓焊機，焊縫打磨采用小型移動式磨床。根據設計鎖軌軌溫(48±5)℃和當地高鐵鎖軌溫度(23 ℃)確定本工程鎖軌溫度為48 ℃(50 ℃偏下利于冬季低溫縮軌)。

2 低溫鎖軌理論研究

為了保證軌道的高平順性，必須克服鋼軌在高溫時產生壓應力和在低溫時產生的拉應力對鋼軌的精度產生影響，使鋼軌始終處于拉應力狀態，按設計要求軌溫在50 ℃±5 ℃進行鎖定。根據工期和氣候情況鎖軌放在低溫情況比較理想，通過機械張拉達到鎖定溫度和計算的伸長量。根據當地的氣溫條件軌溫基本處于36 ℃～45 ℃，通過拉伸使鋼軌達到設計理論軌溫48 ℃完成鎖軌工作。

2.1 長鋼軌鎖定工藝理論

1)按長鋼軌的力學理論，當實際軌溫低于設計鎖定軌溫ΔT時，長鋼軌的溫度力、鋼軌線膨脹系數、拉力、拉伸伸長量換算關系如下：

拉伸力:

F=(彈性模量E×鋼軌伸長率ΔL/鋼軌的長度L)×鋼軌橫斷面積A。

摩擦力:

f=μmg

。

2)不同長度鋼軌在不同溫差條件下換算關系計算如下：

ΔT=ΔL/(α×L)。

鋼軌伸長量ΔL(mm)=溫度變化值ΔT×鋼軌線膨脹系數α×鋼軌長度L。

鋼軌伸長量ΔL=(拉伸力F/鋼軌橫斷面積A)/彈性模量×鋼軌長度L。

3)QU100A起重軌加工后的主要參數：鋼軌與輥軸的摩擦系數μ=0.16；鋼軌線膨脹系數α=11.8×10-6m/(m·℃)；彈性模量E=2.1×105MPa；鋼軌質量：79.6 kg/m;鋼軌橫斷面積A=102.33 cm2(根據現場鋼軌計算斷面)。

36 ℃～45 ℃溫差計算結果見表1。

表1 鋼軌溫差伸長量計算

2.2 鋼軌拉伸器選定

選用LG-900液壓鋼軌拉伸機、其性能為最高工作壓力:67 MPa,最大牽引力:900 kN，工作油缸最大行程:500 mm, 鎖緊形式:斜鐵夾緊機構。完全滿足QU100A起重軌的鎖軌設備要求。

3 鎖軌施工工藝

采用0點應力拉伸法進行應力放散，具體操作方法如下。

3.1 高速滑軌鋼軌應力放散及鎖定施工流程及程序

施工流程：調查近期軌溫→檢測軌道狀態→設置位移觀測樁→標記位移臨時觀測點→卸扣件，頂起鋼軌→撞軌，觀測臨時位移→記錄軌溫，拉軌→卸扣件落軌，鎖定鋼軌→鎖定焊接。

張拉程序：0→初應力(0.1σcon，47 kN)(作伸長值標記)→σcon(470 kN持續5 min、測伸長值)→錨固→回油到0(測總回縮量)(其他另見拉伸表，如回縮量超過1 mm，再次拉伸，保證理論伸長量)。

3.2 關鍵工序施工工藝

3.2.1施工準備

1)通過現場調查了解近期軌溫的變化情況,決定應力放散與線路鎖定的作業時間。按12 m間距支墊滾輪，使鋼軌與枕板上的摩擦阻力較小。

2)鋼軌充分伸直并有彈性震動情況下(用撞軌器竄動)，在鋼軌與枕板K0+000，K0+277.5(C006),K0+577.5(C011),K0+877.5(C016),K1+177.5(C021)處劃線以便量測拉伸長度(用石筆在鋼軌上和枕板上)。并分別觀察該處的軌溫記錄平均值。

3)在K0+800,K1+200兩處鋼軌安放兩臺撞軌器，在拉伸鋼軌前和拉伸過程中，輔以撞軌器向拉伸方向撞擊，并配以鐵錘布包裹錘頭敲擊鋼軌軌腰，使鋼軌在拉伸時均勻伸長。

3.2.2鋼軌張拉鎖定步驟

2)先進行預拉伸拉直鋼軌并檢查是否有扣板或夾板影響鋼軌自由伸縮的地方，使鋼軌處于充分自由伸縮狀態(理論狀態)。

3)來回3次拉動鋼軌,鋼軌與滾輪之間的摩擦阻力已基本被克服,使鋼軌內部處于拉應力狀態。在第三次拉伸時測量軌溫確定最終拉伸長度。

4)兩臺撞軌器先撞擊鋼軌使鋼軌自由伸長，使鋼軌不再伸長時(開始測各點的軌溫，確定鋼軌的平均溫度，計算鋼軌的理論與設計的伸長量)，并開始拉伸到設計軌溫伸長量持荷，用撞軌器再次撞擊套包帶動鋼軌向拉伸移動，使鋼軌在拉伸過程中基本趨于均勻不再伸長趨于穩定(鋼軌發生彈性震動不在伸長)，停止撞軌。

5)觀測鋼軌拉伸過程中每個觀測點的位移量，當鋼軌拉伸量達到計算要求拉伸長度時，停止拉軌(如個別點未達到位移量時，進行撞軌使之達到設計值)，取出鋼軌下面的滾輪，從距拉伸端7 m向被拉伸方向鎖定60對扣板，然后伸縮器回油觀測拉伸端鋼軌是否有回縮量。如果有回縮量，就重新拉伸并增加鎖定扣件數量，直至伸縮器回油后鋼軌沒有回縮量為止，拆除拉伸器。使錨固端起點7 m處于無應力狀態(理論值)，進行與錨固器焊接。

6)在完成起點60對扣板鎖定后，依次鎖定扣件組，鎖定順序按照先1/2全長、1/4全長、1/8全長、1/16全長的順序從軌道中部向兩端進行。待起點焊接完成后，松開所有扣板使1 500 m鋼軌的應力趨于均勻，處于兩端鎖定中間自由狀態。開始再次粗調鋼軌，精調結束后用公斤扳手根據設計提供扣壓力擰緊扣板。

7)拆除鋼軌拉伸機，并轉移同線另一根鋼軌上進行應力放散和鎖定(溫度允許的情況下，也可以在第二天同一時間進行)。焊接錨固鋼板與鋼軌。

8)注意實際軌溫,若此時軌溫正好符合設計鎖定軌溫48 ℃,則先拉伸200 kN力來回三次，并提高3 ℃鎖定鋼軌。若此時軌溫低于設計鎖定軌溫48 ℃,記錄軌溫,計算拉伸量進行拉軌,并現場測量鋼軌的實際拉伸量(第3次),與計算拉伸量比較，當拉伸量和拉力不相符時應以拉伸量為準，并進行超拉伸。

翻譯單位包含音位、詞素、詞、詞組、句子和話語[7]。單位轉換（等級轉換）指的是翻譯過程中，由于語言結構的差異，當在譯語中無法找到與原語同級的等值對應時，譯者可在其他等級中選擇與原語匹配度最高的翻譯單位，以符合目標語表達方式。單位轉換可謂是實現從形合的英語到意合的漢語的絕佳途徑。

4 突發事件風險分析和預防

為確保正常施工，預防突發事件以及某些預想不到的、不可抗拒的事件發生，事前有充足的技術措施準備、搶險物資的儲備，最大程度地減少人員傷亡、國家財產和經濟損失，必須進行風險分析和預防。

4.1 突發事件、緊急情況的風險分析

根據本工程施工情況，在辯識、分析評價施工中危險因素和風險的基礎上，確定本工程重大危險因素是鋼軌錨固過程中拉伸斷軌、高處墜落、觸電、火災等。在工地已采取機電管理、安全管理各種防范措施的基礎上，還需要制定架鋼軌錨固過程中拉伸斷軌的應急方案,具體如下：假設鋼軌錨固過程中拉伸可能斷軌；假設鋼軌錨固過程中拉伸千斤頂失靈，拉伸操作人員違章作業，可能造成鋼軌超拉伸等。

4.2 突發事件的風險預防措施

鋼軌拉伸安全技術要求。

4.2.1拉伸前的準備工作

1)拉伸區域設置明顯的安全標志，禁止非工作人員進入。

2)操作司機須經安全培訓、考核合格，身體健康，并定人定崗。

3)電器設備符合用電規范,做到一機一閘一保護,線路完好無破損。

4)檢查拉伸設備完好,高壓泵與千斤頂之間的所有連接點紫銅管的喇叭是否完好無損，螺絲是否擰緊。

4.2.2拉伸作業實施

1)參加拉伸的人員穿戴好勞動防護用品，特別要戴好防護眼鏡、安全帽，以防高壓油泵破裂噴油傷眼、傷人。操作人員站立位置安全，有回旋余地。

2)拉伸時要緩慢均勻加壓，以免發生誤差。

3)千斤頂操作人員要注意保持千金頂水平狀態，待受力后方可松開，以防受力時千斤頂偏移滑絲。加壓時，高壓油泵操作人員注意與千斤頂操作人員保持聯系，避免過快或不協調致失誤。

4)拉伸時千斤頂后方不得站人，不得在有壓力的情況下旋轉拉伸工具的螺絲或油管接頭。

5)拉伸時如遇臨時停電，要立即拉閘斷電，以防突然來電發生危險。

5 結語

軌道工程施工證明，長鋼軌低溫鎖軌施工技術滿足無縫線路鋼軌放散錨固的質量要求，對后續的同類工程施工具有指導意義。該項技術不僅保證了施工質量，而且在促進施工進度、節約了工程造價等方面都有重要意義。