鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術(shù)研究

劉超

摘要：隨著近些年鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，無縫線路已逐漸成為我國的主導線路。在無縫線路建設(shè)中，應力放散與鎖定是一項必不可少的施工技術(shù)，其施工水平會對整個無縫線路的質(zhì)量造成直接影響?；诖耍瑥膽Ψ派⒌那疤釛l件與基本要求入手，對鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術(shù)進行研究。

關(guān)鍵詞：無縫線路；應力放散與鎖定；技術(shù)研究

0? ?引言

所謂無縫線路，也被稱為長鋼軌線路，指的是將數(shù)根標準鋼軌焊接到一定長度，以此鋪設(shè)而成的鐵路，是一種重要的軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)。因受施工條件、施工季節(jié)等因素的影響，無縫線路的鋪設(shè)統(tǒng)稱很難對設(shè)計鎖定軌溫進行鎖定，由此對相關(guān)養(yǎng)護維修工作造成很大困難。因此，有必要開展對鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術(shù)的研究。

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包括以下7點：一是線路鎖定的實際軌溫處于施工設(shè)計的鎖定軌溫區(qū)間之外，或者線路左股軌條與右股軌條在鎖定時的實際溫差超過5℃。二是線路鎖定軌溫不準確或不清楚。三是相同區(qū)間內(nèi)單元軌條的鎖定軌溫最高值與最低值相差超過10℃，全區(qū)間與跨區(qū)間的相鄰軌條存在超過5℃的鎖定溫差。四是維修或鋪設(shè)過程中的作業(yè)方法存在失誤，導致無縫軌條出現(xiàn)異常伸縮。五是無縫線路道岔或固定區(qū)出現(xiàn)了較為明顯的不均勻位移情況。六是夏天無縫線路軌向碎彎較多。七是在經(jīng)過專業(yè)測試后，發(fā)現(xiàn)線路存在嚴重的溫度力分布不勻情況[1]。渝利鐵路無縫線路鎖定軌溫設(shè)計如表1所示。

2? ?無縫線路應力放散與調(diào)整的基本要求

在正式開始應力放散之前，應制訂合理、完善的安全措施與施工計劃，將料具準備齊全，并做好人力組織，完成充分的施工準備。在拉張或串動長鋼軌時，需要注意采取措施、及時支墊滾筒，嚴禁采取硬性撥入、強行撞軌等粗暴做法。

為了降低對線路的封鎖和緩沖區(qū)換軌次數(shù)，放散與調(diào)整應力工作可以與處理線路爬行、重傷鋼軌、重傷焊縫等病害的作業(yè)同時進行。在放散應力時，應當每隔400m左右設(shè)置一個撞軌點，以此來確保能夠均勻地對長鋼軌進行應力放散。最好每隔100m左右設(shè)置一個位移觀測點，并確保觀測樁牢固、齊全、易于觀測且不易損壞。

在完成應力放散和調(diào)整的施工之后，應根據(jù)軌道在鎖定時的實際溫度，及時進行位移觀測標記，并對有關(guān)技術(shù)資料加以修正。放散與調(diào)整線路應力的方法應按照具體情況決定，可使用應力調(diào)整器與滾筒?？捎脩φ{(diào)整器或列車輾壓法，對長軌節(jié)予以張拉并輔以撞軌放散。要求線路的放散總量要達到一定程度，整個鋼軌線路的應力放散要保持均勻，并精確鎖定軌溫。

3? ?鐵路無縫線路應力放散的方法

無縫線路一般是借助長度控制或溫度控制來實現(xiàn)應力放散的。其中，溫度控制是在軌溫處于適當范圍對鋼軌進行伸縮處理，以此來消除鋼軌內(nèi)存在的溫度力，然后再對整個線路進行重新鎖定。而長度控制則是通過施加外力來迫使鋼軌進行伸縮，等到將伸縮量調(diào)整到預定數(shù)值之后，馬上進行線路鎖定，對應的方法有撞軌、列車碾壓、滾筒放散等[2]。

3.1? ?滾筒放散

需要先松開鋼軌扣件，然后在軌枕上放置滾筒，以此來取代墊板為鋼軌提供支撐，將原本的軌底滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，從而有效減輕放散阻力。等到鋼軌溫度達到設(shè)計鎖定軌溫范圍之后，取出軌枕上的滾筒，及時進行線路鎖定。

線路應力發(fā)散所使用的滾筒主要分為兩種，即直接用圓鋼或鋼管鋸成的圓棍和帶支架的滾筒。使用時，將圓棍放到軌枕與軌底之間，從而實現(xiàn)放散應力的效果。這種應力放散方法需要對鐵路進行中斷行車，且需要較長的施工時間，額外配備足夠的滾筒。其優(yōu)點是可以較為均勻完成應力放散，并能準確鎖定軌溫。

3.2? ?碾壓放散

施工時要先松開螺栓、接頭扣件和適當中間扣件，去除所有的防爬器，借助列車通行產(chǎn)生的振動與碾壓效果來迫使鋼軌進行伸縮，等到伸縮程度達到預計量之后予以線路鎖定。根據(jù)在具體施工對列車運行方向的不同，碾壓放散法可以大致分為兩種。

3.2.1? ?順向碾壓法

在順向碾壓法施工中，列車運行始端伸縮區(qū)的扣件應當保持不動，松開終端的緩沖區(qū)適當中間扣件、正向防爬器與接頭螺栓，通過溫度力與列車的振動來強迫軌道朝著一端伸縮，從而實現(xiàn)放散應力的目的。

3.2.2? ?逆向碾壓法

而在逆向碾壓法的施工中，需要讓列車運行終端伸縮區(qū)的扣件不動，松開始端緩沖區(qū)的反向防爬器、接頭螺栓以及適當?shù)闹虚g扣件，并將正向防爬器反復打緊，借助列車行駛帶來的振動強迫鋼軌朝著反方向伸縮，從而有效實現(xiàn)應力放散。通這種方法能夠?qū)㈨樦熊囘\行方向出現(xiàn)位移的鋼軌推回原位，其更適合應用于存在較大爬行量的無縫線路。

3.2.3? ?兩端放散法

除此之外，還可以使用兩端放散法。施工時在固定區(qū)中間位置，一端進行逆向碾壓，等到完成應力放散目標后及時鎖定線路，另一端則進行順向碾壓。這種施工方法比較適合于兩端緩沖區(qū)存在較大軌縫，且軌縫之和超過計劃中的應力放散量。在單線的鐵路無縫線路應力放散施工中也可以使用這種方法。

相比于滾筒放散，碾壓放散法的優(yōu)點在于無需中斷行車，但其同樣需要較長的施工時間，且難以實現(xiàn)對應力的均勻放散，完成預計放散目標時，鎖定軌溫會普遍高出預計范圍，放散效果相對較差[3]。

3.3? ?撞軌放散

這一應力放散方法需要封鎖線路，施工的時候要先緩沖區(qū)接頭螺栓以及所有扣件，向著鋼軌應力放散的方向施以撞擊，膠墊與軌道底部之間的摩擦力會在外力的作用下被壓制，并強迫無縫線路伸縮。不過，這種方法往往需要較多的勞動力，且需要配備相應的撞軌器。另外，最終放散出的應力基本都集中在撞軌器周圍，而鋼軌其他位置則缺乏均勻的應力放散，這也很容易導致鋼軌內(nèi)部出現(xiàn)新的溫度力。

在對鐵路無縫線路進行應力放散施工的時候，可以按照實際條件使用或滾筒結(jié)合拉伸或配合進行撞軌。調(diào)整無縫線路的鋼軌應力，則比較適合用列車碾壓法。

4? ?應力放散鎖定質(zhì)量控制

4.1? ?前期準備

單元軌節(jié)的應力放散必須等到道床進入初期穩(wěn)定階段之后才能開展工作。且在應力放散的過程中，要注意做到夠、準、勻。

在進行應力放散施工之前，需要對當?shù)氐能墱刈兓枰猿浞终莆眨凑掌滠墱刈兓目陀^規(guī)律，科學設(shè)計鎖定軌溫并合理選擇施工時間，在鎖定單元軌節(jié)之前還需要根據(jù)設(shè)計要求做好對位移觀測樁設(shè)置。

4.2? ?質(zhì)量控制措施

放散線路應力時，每隔100m左右設(shè)置一個位移觀測點，以此來對放散過程中的軌道位移量進行認真觀測，確保鋼軌的應力能夠均勻放散。在完成對無縫線路鎖定軌溫的重新設(shè)定后，每個位置的實際軌溫值都要保證處于設(shè)計鎖定軌溫區(qū)間之中。

應力放散施工中要注意認真檢驗，等到確認各處發(fā)散量均勻后才算完成任務。對于曲線軌道，其內(nèi)股的實際鎖定軌溫不能超過外股鋼軌。在完成鎖定之后，應扣緊Ⅱ型彈條扣件，確?？蹓毫Σ怀鰡栴}，并旋緊Ⅱ型彈條的段螺帽。若螺帽是以機械設(shè)備自動旋緊，則之后還應進行二次人工復擰。

5? ?放散施工流程

線路應力放散鎖定流程如圖1所示。

5.1? ?準備工作的展開

在正式開始施工之前，要先確認應力放散所需的撞軌器、鋼軌拉伸器等工具是否準備完全，并沿無縫線路做好施工做需要的各種位置標記工作。按照鋪設(shè)軌溫的不同來設(shè)計合適的施工方法。對于鋼軌的軌溫測量要由專業(yè)的技術(shù)人員進行，軌溫的測量方法如下：分別在單元軌條兩端用6塊同類型的軌溫表進行同時測量，取留著的測量平均值。需要注意的是，軌溫表統(tǒng)一放于軌腰背光處。

5.2? ?扣件的拆卸工作

將已完成應力放散工作的線路末尾50cm長度范圍，以及需要進行放散操作的軌道單元內(nèi)的全部扣件拆卸下來。為了防止丟失，拆下的扣件需要統(tǒng)一放好。大概每隔20根軌枕的距離，在軌道底部放置一個滾筒，注意對滾筒的放置要保持均勻，以此來確保整個鋼軌都能夠自由伸縮。

5.3? ?鎖定軌溫的檢查

對于長鋼軌而言，其鎖定軌溫變化的檢查可以通過設(shè)置相應的位移觀測樁來完成。借助對鋼軌長度具體變化的觀測，能夠有效計算其鎖定軌溫的實際變化，進而確定需要進行應力調(diào)整或放散的區(qū)段。

在面對普通無縫線路時，如果其軌道距離在1km以下，位移觀測樁的設(shè)置數(shù)量應在5對左右。而若長軌條超過1km，則至少要設(shè)置7對位移觀測樁。倘若固定區(qū)的長度較長，還可以適當增加觀測樁的對數(shù)。

針對超長型的鐵路無縫線路，若單元軌條長度在1.2km以內(nèi)，可以簡單設(shè)置6對觀測樁。而如果軌條長度超過1.2km，則至少需要7對觀測樁，并視具體情況酌情增加。

5.4? ?撞軌器的安裝和線路的檢測

在需要施工的單元軌節(jié)中平均擺放2～3臺撞軌器，然后反復對鋼軌施加撞擊，并用鐵錘手動敲擊軌腰（切記不能敲擊軌頂面和軌頭），確保軌道能保持自由伸縮，然后對每個點位的軌道位移量變化進行仔細觀測。

如果發(fā)現(xiàn)各觀測點以及鋼軌末端的位移情況出現(xiàn)反彈，就意味著鋼軌狀態(tài)已進入自由伸縮的階段，此時即可停止對鋼軌的撞擊。如果始終未出現(xiàn)這種變化，便需要認真檢查使用的滾筒，防止出現(xiàn)因為滾筒脫落、傾斜等造成撞擊力度不足[4]。

5.5? ?拉伸器的安裝

首先，將滾筒放到發(fā)散施工的預定位置，然后開啟撞軌器，使其順著設(shè)計的應力放散方向?qū)Ψ磸妥矒翡撥墸_保鋼軌可以自由收縮。檢測軌道在此時的溫度，對比設(shè)計鎖定軌溫，根據(jù)二者間的溫度之差，計算施工中所需將鋼軌拉伸到何種程度。

在需進行拉伸的鋼軌兩端安裝拉伸器，借助對鐵路長軌條的均勻拉伸，以此來增加其零應力軌溫水平。在完成對長軌條的拉伸要求后，需要繼續(xù)用撞軌器撞擊軌道，等到各點觀測到反彈量出現(xiàn)之后，才能停止撞軌工作。

分析對各觀測點的位移量變化情況，如果其變化表現(xiàn)為均勻的線性關(guān)系，則代表線路的應力放散已達至均勻，此時即可拆除滾筒和撞軌器，把長鋼軌重新放回承軌槽，然后予以鎖定。

5.6? ?軌溫的鎖定工作

在完成對無縫線路的應力放散與鎖定后，還要注意做好相應的標記工作，為縱向位移觀測在在軌道上的合適位置設(shè)下相應的“零點”標記。復原拆卸下的扣件，并記錄重新鎖定的日期以及鎖定時的實際軌溫，將其一同寫入完工資料。等到完成對整個線路的鎖定后，還要在鋼軌內(nèi)側(cè)標記上此次的鎖定軌溫。

6? ?結(jié)束語

在無縫線路建設(shè)中，應力放散與鎖定是一項必不可少的施工技術(shù)，其施工水平會對整個無縫線路的質(zhì)量造成直接影響?；诖耍疚膹膽Ψ派⒌那疤釛l件與基本要求入手，對鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術(shù)進行研究，所得成果可為相關(guān)人員提供參考。

參考文獻

[1] 楊偉.包神鐵路東勝站至巴圖塔站換鋪無縫線路施工工藝

研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2023（6）：174-176.

[2] 趙鋒.無縫線路應力放散與鎖定技術(shù)在烏將鐵路擴能改造

工程中的應用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2022（14）：144-146.

[3] 許萍萍.重載鐵路換鋪無縫線路施工及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工

程建設(shè)與設(shè)計，2022（9）：182-185.

[4] 周煒煜.無砟軌道無縫線路施工技術(shù)與實施要點之研究[J].

中國設(shè)備工程，2022（6）：208-209.