哈密貨車(chē)南環(huán)線(xiàn)無(wú)縫線(xiàn)路低溫鎖定施工技術(shù)

李 軍

(烏魯木齊鐵路局哈密鐵路建設(shè)指揮部，新疆哈密 839000)

1 工程概述

哈密貨車(chē)南環(huán)線(xiàn)設(shè)計(jì)為跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路，設(shè)計(jì)鎖定軌溫(24±5)℃，正線(xiàn)鋪軌長(zhǎng)度為102.285 km。由既有蘭新線(xiàn)火石泉車(chē)站引入，至既有蘭新線(xiàn)紅旗村至紅光區(qū)間引出，全線(xiàn)共有5段無(wú)縫線(xiàn)路與既有蘭新線(xiàn)相關(guān)聯(lián)。按照烏魯木齊鐵路局和哈密鐵路建設(shè)指揮部對(duì)哈密貨車(chē)南環(huán)線(xiàn)總體工期要求，定于2012年10月30日全線(xiàn)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，因此上述5段無(wú)縫線(xiàn)路地段施工均安排在11月份前后進(jìn)行。批復(fù)的天窗時(shí)間大致在早上7:00至10:00，最低軌溫達(dá)－8℃。應(yīng)力放散均勻和鎖定軌溫控制是無(wú)縫線(xiàn)路施工中非常關(guān)鍵的工序，它對(duì)軌道的幾何尺寸以及線(xiàn)路的穩(wěn)定，以及能否達(dá)到設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)的要求起著決定性作用。

為了保證無(wú)縫線(xiàn)路在低溫條件下的施工質(zhì)量，經(jīng)研究采取拉伸放散的方法，利用大噸位的鋼軌拉伸器，配合撞軌小車(chē)和支墊滾筒，根據(jù)計(jì)算好的拉伸量進(jìn)行拉伸放散，使實(shí)際鎖定軌溫符合設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍，以達(dá)到無(wú)縫線(xiàn)路施工的質(zhì)量要求。

2 施工重、難點(diǎn)分析

在低溫條件下進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路施工，首先要保證所有機(jī)具(包括鋼軌拉伸器、撞軌小車(chē)、內(nèi)燃扳手、鋸軌機(jī)等)在低溫條件能夠正常工作;其次在支墊滾筒時(shí)必須保證鋼軌基本處于無(wú)阻力狀態(tài);第三拉伸時(shí)必須達(dá)到計(jì)算的拉伸量且每個(gè)臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)的拉伸量必須滿(mǎn)足要求，以保證拉伸均勻;最后鎖定時(shí)扣件扭力必須滿(mǎn)足規(guī)范要求，以保證拉伸放散的效果。

3 施工總體步驟

以其中紅旗村至哈密東區(qū)間上行線(xiàn)K1308+800—K1309+300段為例進(jìn)行介紹。

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

1)必須與行車(chē)部門(mén)、設(shè)備管理單位簽訂施工安全配合協(xié)議。

2)施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，確定放散里程及長(zhǎng)度，并核對(duì)營(yíng)業(yè)線(xiàn)設(shè)備，制定切實(shí)可行的施工方案和計(jì)劃并按營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工相關(guān)規(guī)定逐級(jí)上報(bào)、審批。

3)籌備施工用料及施工機(jī)具、人員，并組織進(jìn)行人員的崗前安全、技術(shù)培訓(xùn)，持證上崗。

4)施工防護(hù)員提前1 h到位，駐站聯(lián)絡(luò)員提前1 h到位，辦理相關(guān)登記工作，檢查通信設(shè)備并測(cè)試暢通情況。

5)作業(yè)人員、機(jī)具設(shè)備提前1 h到位，檢查機(jī)具并發(fā)動(dòng)試機(jī)、預(yù)熱。

6)封鎖施工前一天對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)分工，并對(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底。

3.2 天窗點(diǎn)內(nèi)施工

本段無(wú)縫線(xiàn)路應(yīng)力放散及鎖定施工，按照烏魯木齊鐵路局調(diào)度所批復(fù)的計(jì)劃，定于2012年11月7日進(jìn)行，時(shí)間為6:40至9:40，共計(jì)180 min。施工主要內(nèi)容為封鎖紅旗村至哈密東區(qū)間上行線(xiàn)K1308+800—K1309+300段180 min，進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路應(yīng)力放散及鎖定施工，施工等級(jí)為ⅢB。

3.2.1 拉伸放散法

拉伸放散法是在設(shè)計(jì)的鎖定軌溫范圍以下時(shí)，利用鋼軌拉伸器和撞軌器配合作用，通過(guò)均勻拉伸長(zhǎng)軌條，以提高它的零應(yīng)力軌溫，使鎖定軌溫一步到位的方法。拉伸長(zhǎng)軌條時(shí)，要做到勻、準(zhǔn)、夠。

1)確定放散長(zhǎng)度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，需要放散的里程為K1308+800—K1309+300，放散長(zhǎng)度為500 m。

2)設(shè)立固定點(diǎn)及臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)。每50 m設(shè)置1對(duì)臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)，該段共計(jì)設(shè)置10對(duì)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)技術(shù)員負(fù)責(zé)3個(gè)點(diǎn)觀測(cè)與位移量的記錄。

3)松扣件，墊入滾筒，保證鋼軌自由伸縮。封鎖施工開(kāi)始后，安排人員進(jìn)行松扣件，支墊滾筒。每12.5 m墊一個(gè)滾筒，支墊后放散段內(nèi)鋼軌不與膠墊接觸，保證鋼軌達(dá)到自由伸縮狀態(tài)。在自然溫度的條件下，軌下墊滾筒，松開(kāi)全部扣件，使鋼軌能自由伸縮。以50 m為單位進(jìn)行觀測(cè)，并用撞軌器沿鋼軌走行方向依次撞軌，當(dāng)鋼軌發(fā)生反彈現(xiàn)象時(shí)，即視為零應(yīng)力。

4)測(cè)量軌溫，進(jìn)行預(yù)拉伸，以消除鋼軌碎彎?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軌溫為－5℃，設(shè)計(jì)鎖定軌溫為24℃，差值為29℃，按照計(jì)算量進(jìn)行預(yù)拉伸。

5)根據(jù)設(shè)計(jì)鎖定軌溫與實(shí)測(cè)軌溫的差值，計(jì)算并標(biāo)記鋼軌的變化長(zhǎng)度，并在鋼軌上每隔50 m做標(biāo)記。

拉伸量計(jì)算方法:鋼軌放散至零應(yīng)力狀態(tài)后，根據(jù)設(shè)計(jì)軌溫和實(shí)際鎖定軌溫計(jì)算出鋼軌拉伸量，用拉伸器和撞軌器聯(lián)合作用拉出該伸長(zhǎng)量后即鎖定鋼軌。

鋼軌拉伸量計(jì)算公式為

式中:ΔL為鋼軌伸長(zhǎng)量，mm;α為鋼軌的線(xiàn)膨脹系數(shù)，α=0.000 011 8/℃;L為鋼軌長(zhǎng)度，m;TS為鋼軌的設(shè)計(jì)鎖定軌溫，℃;TSJ為鋼軌的實(shí)際軌溫，℃。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軌溫與設(shè)計(jì)鎖定軌溫的差值，計(jì)算每50 m處拉伸量依次為17，34 mm，直到170 mm。

6)放散應(yīng)力時(shí)，每隔50 m設(shè)1個(gè)位移觀測(cè)樁，觀測(cè)放散時(shí)鋼軌的位移量，及時(shí)排除影響放散的障礙，力求應(yīng)力放散均勻。

7)使用拉伸器和撞軌小車(chē)共同作用拉伸鋼軌，使其達(dá)到設(shè)定的標(biāo)記，并使鋼軌拉伸器保壓，待每隔5上1扣件緊固完成后泄壓，撤出拉伸器。

8)補(bǔ)齊所有扣件后鎖定鋼軌。

《浙江省海洋功能區(qū)劃（2011-2020 年）》（2018 年修訂版）正式發(fā)布（省廳辦公室） .........................11-13

9)新線(xiàn)與既有線(xiàn)連接處采取鋁熱焊進(jìn)行鋼軌焊接。

10)施工完成后與設(shè)備管理單位、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員對(duì)施工區(qū)段進(jìn)行檢查，確認(rèn)線(xiàn)路達(dá)到開(kāi)通條件。

3.2.2 時(shí)間劃分

1)設(shè)置防護(hù)，下達(dá)封鎖命令，用時(shí)5 min;

2)松扣件、支墊滾筒，用時(shí)35 min;

3)測(cè)軌溫，預(yù)拉伸，用時(shí)10 min;

4)配合撞軌，拉伸至預(yù)設(shè)位置，用時(shí)10 min;

5)撤出滾筒，上扣件進(jìn)行鎖定，用時(shí)35 min;

6)鋼軌焊接，用時(shí)75 min;

7)線(xiàn)路檢查，用時(shí)10 min，以上共計(jì)180 min。

拉伸放散流程見(jiàn)圖1。

圖1 拉伸放散流程

4 技術(shù)要點(diǎn)

4.1 影響放散均勻的因素

1)撞軌的方式。撞軌的方式有兩種，一種為小型撞軌器，在單元焊節(jié)上每500 m左右放置一個(gè)，通過(guò)撞軌器撞擊撞塊使鋼軌克服伸縮阻力，向前移動(dòng);第二種為用大錘沿單元軌節(jié)長(zhǎng)度均勻分布撞擊鋼軌，錘頭不得輕于2.72 kg。這兩種撞軌方式在現(xiàn)場(chǎng)中均有使用，各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)踐證明將兩者結(jié)合使用效果較好。當(dāng)臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)距離為50 m時(shí)，臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn)的位移誤差值能減小到2 mm左右。

2)滾筒的阻力。滾筒的阻力取決于滾筒的數(shù)量和滾筒與鋼軌的摩擦系數(shù)。滾筒的數(shù)量由放置距離決定，放置距離由鋼軌的撓度決定，用公式 f=5ql4/(384EI)計(jì)算(式中q為單位長(zhǎng)度鋼軌重量，l為長(zhǎng)度，E為鋼軌的彈性模量，I為鋼軌的慣性矩)，通過(guò)計(jì)算和實(shí)踐，現(xiàn)場(chǎng)60 kg鋼軌一般每10 m放置一個(gè)滾筒。

滾筒與鋼軌的摩擦系數(shù)越小越有利于鋼軌拉伸，自然，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦系數(shù)小，現(xiàn)場(chǎng)的滾筒均做成滾動(dòng)軸承式。在秦沈線(xiàn)實(shí)踐中拉伸器的拉力值與理論上的值相差很小，證明滾筒的阻力很小。

3)線(xiàn)路的原始彎曲。線(xiàn)路的原始彎曲分線(xiàn)路的彎曲和鋼軌的變形兩種，線(xiàn)路的彎曲主要是鋼軌在滾筒上放置時(shí)有一定的活動(dòng)范圍而產(chǎn)生的自然彎曲。鋼軌的變形有彈性變形和塑性變形兩種，彈性變形一般可以通過(guò)撞軌恢復(fù)，塑性變形則必須使用鋼軌校直器校正，在長(zhǎng)軌條中的塑性變形在鋼軌焊接接頭處較常見(jiàn)。

4)線(xiàn)路曲線(xiàn)半徑及坡度。曲線(xiàn)半徑越小鋼軌在滾筒上越不易伸縮，坡度為上坡時(shí)鋼軌越不易伸縮。

4.2 預(yù)拉伸施工

預(yù)拉伸就是在線(xiàn)路放散前預(yù)先對(duì)鋼軌進(jìn)行拉伸，最大限度地消除線(xiàn)路的原始彎曲和滾筒的阻力，使放散更趨于均勻。施工時(shí)應(yīng)預(yù)先對(duì)鋼軌拉伸至計(jì)劃值的80%，然后再使拉力歸0，再次正式拉伸后，落槽鎖定。預(yù)拉伸的過(guò)程中，撞軌是必要的輔助措施。

4.3 扣件扭力達(dá)標(biāo)

拉伸鋼軌至固定標(biāo)記后，利用內(nèi)燃扳手每隔5上1進(jìn)行扣件緊固，要求在最短的時(shí)間內(nèi)完成此項(xiàng)工作，然后補(bǔ)齊所有扣件，扣件扭力必須滿(mǎn)足規(guī)范要求，保證無(wú)縫線(xiàn)路應(yīng)力放散及鎖定的效果。

4.4 應(yīng)力放散與鎖定應(yīng)遵循的原則

以鋼軌始端和終端落槽時(shí)分別測(cè)得的軌溫平均值作為施工鎖定軌溫，施工時(shí)軌條下每12.5 m墊入一滾筒，使軌條處于自由伸縮狀態(tài)。

施工時(shí)鎖定軌溫必須在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)，否則必須進(jìn)行應(yīng)力放散，重新鎖定。應(yīng)力放散時(shí)應(yīng)保證軌溫均勻，相鄰單元節(jié)間的鎖定軌溫差不得大于5℃，左右兩股鋼軌的鎖定軌溫差不得大于5℃，且曲線(xiàn)外股鋼軌鎖定軌溫不得高于內(nèi)股，否則需放散應(yīng)力重新鎖定。

無(wú)縫線(xiàn)路鎖定前應(yīng)設(shè)置長(zhǎng)鋼軌縱向位移觀測(cè)樁。

5 人員組織及機(jī)具配置(表1，表2)

表1 勞動(dòng)力組織

表2 機(jī)具設(shè)備配置

6 后期監(jiān)控

無(wú)縫線(xiàn)路放散及鎖定完成后及時(shí)做好“零點(diǎn)”標(biāo)記，并在以后5 d內(nèi)連續(xù)進(jìn)行了位移觀測(cè)。于2013年4月份天氣轉(zhuǎn)暖后同樣連續(xù)5 d進(jìn)行了位移觀測(cè)，其位移量符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，在低溫條件下進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路應(yīng)力放散及鎖定施工是可行的。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)哈密貨車(chē)南環(huán)線(xiàn)在低溫條件和受營(yíng)業(yè)線(xiàn)天窗時(shí)間限制的情況下，進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路應(yīng)力放散及鎖定施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了在拉伸放散時(shí)，利用鋼軌拉伸器和撞軌器配合作用，通過(guò)均勻拉伸長(zhǎng)軌條，以提高它的零應(yīng)力軌溫，使鎖定軌溫一步到位的方法;作業(yè)中增加了預(yù)拉伸工序，并需做到勻、準(zhǔn)、夠等要點(diǎn)。該方法可有效地控制好無(wú)縫線(xiàn)路施工質(zhì)量，對(duì)類(lèi)似工程具有借鑒作用。

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