何宏斌

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710600)

線路方向整正是指檢測(cè)鋼軌在直線區(qū)段是否筆直或在曲線地段是否圓順，并使其在相應(yīng)的區(qū)段筆直或圓順。一般用弦線法來(lái)檢測(cè)線路的方向，《鐵道線路維修規(guī)則》規(guī)定:對(duì)于鐵路干線，在直線地段要求用10 m長(zhǎng)的弦線測(cè)出的正矢應(yīng)＜4 mm;曲線地段將用弦線法測(cè)出的正矢和曲線的計(jì)劃正矢進(jìn)行比較，差值控制在一定范圍之內(nèi)。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)曲線方向錯(cuò)亂的頻率很高，一般大約經(jīng)過(guò)2周左右就需要整正一次。因此如何更加長(zhǎng)久地保持曲線的方向(圓順)是各工務(wù)段在線路日常養(yǎng)護(hù)維修中的首要問(wèn)題。

1 地錨樁法提出和應(yīng)用

1.1 曲線方向難以保持的實(shí)例

曲線整正是線路養(yǎng)護(hù)維修中最為常見的工作之一。各工務(wù)段在多年的養(yǎng)護(hù)實(shí)踐中也摸索出了一套較為成熟的養(yǎng)護(hù)辦法。然而通過(guò)對(duì)京廣線、隴海線的鄭州、西安、武漢等鐵路局轄區(qū)的工務(wù)段的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各個(gè)段不同程度地存在曲線較難整正或整正后曲線方向難以保持的情況。其具體情況是不論是使用繩整法還是偏角法，或者是采用先由曲線的兩端向中間撥，或者是由曲線的中間向兩端撥，總是存在曲線方向較難整正或整正后曲線方向很難保持的情況。

1.2 “地錨樁”(強(qiáng)行固定)法的提出與產(chǎn)生

1998年，原鄭州鐵路局新鄉(xiāng)工務(wù)段的技術(shù)人員來(lái)西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)時(shí)，就提出了在工務(wù)段轄區(qū)的京廣干線上，有一個(gè)超過(guò)1 km長(zhǎng)的大曲線，不論采用先由曲線的兩端向中間撥，或者是由曲線的中間向兩端撥的方法，整正后曲線方向都很難保持。另外，整正完后，過(guò)幾趟列車，曲線方向就會(huì)發(fā)生改變，希望能夠得到一些相關(guān)的技術(shù)幫助。

經(jīng)過(guò)考察和分析，西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系的專業(yè)教師提供了一種“強(qiáng)行固定”的整正方法。其思路為:在曲線的兩側(cè)路基上(一般是路肩人行道內(nèi)側(cè))埋置固定樁，然后，再通過(guò)一個(gè)橫向連桿將固定樁和曲線軌道的軌底相連，以此強(qiáng)行固定曲線的位置，其設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 “強(qiáng)行固定”法思路設(shè)計(jì)示意

回到工區(qū)后，新鄉(xiāng)工務(wù)段的技術(shù)人員用混凝土做成一個(gè)30 cm×30 cm×30 cm基座，然后用廢舊鋼軌和混凝土基座做成固定樁，再用廢舊鋼軌制做成橫向連桿，橫向連桿的兩端用螺栓(可調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度)加裝上軌距桿的抓頭，再將做好的固定樁每間隔20 m埋設(shè)在曲線內(nèi)側(cè)的路基上，如圖2所示。

該方法使用后在穩(wěn)定曲線位置，保持曲線圓順的養(yǎng)護(hù)維修中取得了良好的效果，其維修周期可達(dá)3個(gè)月左右。后來(lái)，該方法又被稱為“地錨樁”法，在全鐵道部轄區(qū)的長(zhǎng)大曲線、小半徑山區(qū)曲線上都進(jìn)行了推廣使用。

圖2 “地錨樁”中連接桿與鋼軌的連接

2 地錨樁法在應(yīng)用中出現(xiàn)的新問(wèn)題

根據(jù)“地錨樁”法的原理與實(shí)施方法，理論上對(duì)于曲線方向的整正應(yīng)該是“一勞永逸”，因?yàn)樗捎玫氖恰皬?qiáng)行固定”的原理。

但是根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用效果觀察發(fā)現(xiàn)，“地錨樁”法在使用的1年—3年內(nèi)效果非常好。但隨著時(shí)間的推移，發(fā)現(xiàn)雖然有固定樁處的曲線位置符合漸伸線原理檢測(cè)的要求，但曲線的總體方向依然不良。主要表現(xiàn)為:曲線的碎彎出現(xiàn)在兩個(gè)固定樁之間距離為20 m的范圍內(nèi)，由此引起曲線的總體方向不良，如圖3所示。后各工務(wù)段的技術(shù)人員將兩個(gè)固定樁之間距離改為10 m，但效果依然不明顯，碎彎會(huì)進(jìn)一步進(jìn)入到距離為10 m的固定樁之間。

圖3 “地錨樁”法應(yīng)用3年—5年后軌道方向錯(cuò)亂示意

3 曲線位置變化原因

“地錨樁”法長(zhǎng)期使用后效果欠佳的原因，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的跟蹤和資料分析，認(rèn)為主要的原因是:曲線的碾壓展長(zhǎng)主要是由于鋼軌在列車車輪荷載的碾壓下，鋼軌產(chǎn)生順著列車前進(jìn)方向的一種塑性變形(伸長(zhǎng)或展長(zhǎng))，這種塑性變形是一種不可恢復(fù)的變形。當(dāng)這種多出部分的伸長(zhǎng)或展長(zhǎng)進(jìn)入曲線以后，會(huì)使曲線的長(zhǎng)度比原來(lái)增長(zhǎng)，必然會(huì)引起曲線位置的變化(方向錯(cuò)亂)。此時(shí)這種錯(cuò)亂因“地錨樁”的固定而進(jìn)入到“地錨樁”和“地錨樁”之間尚沒固定的鋼軌之間，如圖3所示。

線路(曲線)的展長(zhǎng)理論上應(yīng)該是全線范圍內(nèi)的均勻展長(zhǎng)，這些由線路上的直線和曲線的方向均會(huì)出現(xiàn)不良的病害可以得到證實(shí)。但是由于列車慣性的作用和曲線的特殊位置，會(huì)逐漸產(chǎn)生直線上的展長(zhǎng)(碎彎)向曲線集中(移動(dòng))的情況，即直線上的展長(zhǎng)(碎彎)會(huì)累計(jì)進(jìn)入到曲線范圍內(nèi)。這主要是由于列車在直線方向(雙線運(yùn)行)沿一個(gè)方向運(yùn)行時(shí)對(duì)線路(鋼軌)展長(zhǎng)的一種漸變推動(dòng)所致，另一個(gè)原因是人工養(yǎng)護(hù)維修時(shí)對(duì)于線路碎彎(方向不良)矯正，其實(shí)質(zhì)也是對(duì)展長(zhǎng)的一種漸變推動(dòng)。這種展長(zhǎng)的累計(jì)與集中是引起曲線方向難以整正和保持的一個(gè)主要因素。

4 地錨樁法使用的極限條件

由上面的分析，曲線在運(yùn)營(yíng)后，因曲線展長(zhǎng)累計(jì)疊加在圓曲線內(nèi)。因此，在曲線方向整正時(shí)，曲線的中心線必然向外側(cè)移動(dòng)。但維修規(guī)則規(guī)定，曲線的中心線的撥移量不能大于30 mm。因此當(dāng)曲線展長(zhǎng)累計(jì)疊加在圓曲線內(nèi)達(dá)到一定值時(shí)(大于曲線向外撥30 mm所消耗的最大長(zhǎng)度時(shí))，無(wú)論如何撥整，曲線是不可能圓順的。此時(shí)，就不能再用撥道法對(duì)曲線進(jìn)行整正。

由計(jì)算可知，當(dāng)曲線的展長(zhǎng)量小于曲線撥距可消耗的最大伸長(zhǎng)量時(shí)，可以用撥道法整正曲線。通過(guò)調(diào)節(jié)固定樁上連接桿的螺栓，使連接桿伸長(zhǎng)，線路中心外移，保證曲線的圓順。當(dāng)曲線的展長(zhǎng)量大于曲線撥距可消耗的最大伸長(zhǎng)量時(shí)，因受到曲線的中心線的撥移量不能大于30 mm的限制，曲線中必然會(huì)產(chǎn)生碎彎型的小曲線，此時(shí)固定樁上連接桿的螺栓也不可再調(diào)節(jié)使用。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用效果的觀測(cè)，“地錨樁”法對(duì)于曲線位置和方向的穩(wěn)定具有較好作用，尤其是在線路運(yùn)營(yíng)的初期階段(1年—3年左右)效果更加明顯，值得使用和推廣。另外，由于曲線碾壓展長(zhǎng)的存在，在線路經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)后，“地錨樁”法要和線路的應(yīng)力放散配合使用，以消除曲線中多余的碾壓展長(zhǎng)量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐和觀察證明，“地錨樁”法對(duì)于穩(wěn)定曲線位置和方向，尤其是穩(wěn)定長(zhǎng)大曲線的位置和方向具有較好的使用效果。

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