既有線小半徑曲線機(jī)械換鋪無(wú)縫線路施工技術(shù)

李 偉 馬德勝

0 引言

朔黃線隨著貨運(yùn)量每年遞增，朔黃線運(yùn)輸繁忙、車流密度大是必然趨勢(shì)，導(dǎo)致軌道線路病害加重，需要大中修時(shí)間周期越來(lái)越短，在確保既有線安全運(yùn)營(yíng)、運(yùn)輸不受影響的情況下進(jìn)行無(wú)縫線路換鋪，是朔黃鐵路面臨的必然課題。其中小半徑曲線的換鋪工作是重點(diǎn)、難點(diǎn)，總結(jié)其成套施工工藝及施工質(zhì)量控制，將對(duì)類似工程有很好的借鑒。

1 工程簡(jiǎn)介

朔黃鐵路西起山西省神池縣神池南站，與神朔鐵路相連，東至河北省黃驊市黃驊港口貨場(chǎng)，正線總長(zhǎng)近600 km，為國(guó)家Ⅰ級(jí)干線、雙線電氣化鐵路，上行線為75 kg/m跨區(qū)間超長(zhǎng)無(wú)縫線路，下行線為60 kg/m，25 m有縫線路?，F(xiàn)以南灣至滴流蹬區(qū)間里程為K157+830～K160+080第15～10單元軌條為例，此單元軌條長(zhǎng)度2 250 m，在線路起點(diǎn)K157+885～K158+783有一半徑800 m，線路長(zhǎng)度898 m的曲線和終端K158+978～K160+052有一半徑650 m，線路長(zhǎng)度1 074 m的曲線。兩曲線為同向曲線，曲線總長(zhǎng)為1 972 m。主要施工內(nèi)容既有Ⅰ型彈條全部更換新Ⅱ型彈條、更換軌下橡膠墊板及擋板座，此段線路連接的補(bǔ)償電容、各種連接線重新連接，軌道電路參數(shù)重新調(diào)整。

2 換鋪施工質(zhì)量、技術(shù)要求

長(zhǎng)軌條軌端和鎖定焊接頭相錯(cuò)量:不超過(guò)40 mm。鋼軌硬彎:經(jīng)過(guò)校直后用1 m直尺測(cè)量其失度不超過(guò)0.5 mm。鋼軌接頭:軌面及內(nèi)側(cè)面要求齊平，誤差不超過(guò)1 mm。扣件:軌距擋板、擋板座頂嚴(yán)壓緊，不密貼(縫隙大于2 mm)的數(shù)量不超過(guò)6%，檢查扣件螺栓扭緊程度，要求彈條扣件“三點(diǎn)接觸”間隙0.1 mm～1 mm，相應(yīng)螺栓扭矩為120 N·m～150 N·m，不良者不超過(guò)8%;且無(wú)連續(xù)失效，膠墊無(wú)缺損、外斜量大于5 mm者不超過(guò)8%。線路軌距1 435 mm，其軌道幾何尺寸允許偏差應(yīng)滿足表1～表3，線路軌距要求1 435 mm，4 mm～－2 mm變化率不大于1‰，水平允許誤差4 mm。軌距扣板原則上放到原位，但要根據(jù)軌距的要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。電務(wù)補(bǔ)償電容左右股允許偏差在±40 mm，同股鋼軌兩個(gè)眼80 mm～100 mm。線路鎖定時(shí)實(shí)際鎖定軌溫必須嚴(yán)格控制在計(jì)劃鎖定軌溫之內(nèi)，左右兩股鋼軌鎖定軌溫不大于3℃，相鄰單元軌條鎖定軌溫不大于5℃，整個(gè)長(zhǎng)軌條鎖定軌溫不大于10℃。

3 工程特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

1)其中有莊里4號(hào)隧道，長(zhǎng)度894 m，無(wú)照明設(shè)施，施工中視線不良，影響施工進(jìn)度。2)因是小曲線半徑地段，鋼軌磨耗較為嚴(yán)重，線路維修用增墊膠墊和利用不規(guī)則扣板方法處理軌道幾何尺寸，線路病害較大，換軌車通過(guò)時(shí)膠墊取不下時(shí)容易卡輪，導(dǎo)致?lián)Q軌車停留處理，影響換軌車走行。3)因曲線較長(zhǎng)，新軌入槽時(shí)曲線內(nèi)股需要向曲線內(nèi)點(diǎn)縮短約1.9 m，外股需要向曲線外伸長(zhǎng)約1.9 m，才能保證鋼軌順利入槽，且舊軌不宜出槽，影響換軌車走行。4)因既有線為長(zhǎng)軌條，原線路實(shí)際鎖定軌溫為30℃，扣配件拆除后，軌溫只有13℃左右，長(zhǎng)軌在小曲線半徑地段容易翻倒，且進(jìn)軌龍口和出軌龍口處軌縫偏大，高達(dá)150 mm左右，換軌車行進(jìn)時(shí)長(zhǎng)軌條防翻和順利進(jìn)出舊軌龍口是難點(diǎn)。

表1 有碴軌道允許偏差和檢驗(yàn)方法 mm

表2 曲線20 m弦正矢允許偏差 mm

表3 鋼軌焊接接頭平直度允許偏差

4 施工方案及措施

總體施工方案:采用人工配合Ⅲ型換軌車機(jī)械換軌方案，焊軌方式采用現(xiàn)場(chǎng)天窗點(diǎn)內(nèi)氣壓焊或鋁熱焊焊軌;應(yīng)力放散和鎖定采用連入法施工。已更換無(wú)縫線路與既有線路間的過(guò)渡方法，采用75 kg魚尾板連接或用6.25 m長(zhǎng)75 kg/m軌臨時(shí)過(guò)渡。當(dāng)長(zhǎng)軌條和道岔連接及貝氏體鋼軌地段時(shí)，需用鋁熱焊進(jìn)行焊接，施工順序?yàn)樽阅蠟诚虻瘟鞯欧较驌Q軌。

因隧道較長(zhǎng)，無(wú)照明或者照明燈比較暗，施工中視線不良，在隧道內(nèi)每隔30 m增設(shè)1個(gè)碘鎢燈，利用發(fā)電機(jī)或者洞內(nèi)電源，且每人配有頭燈1盞，解決照明問(wèn)題。

因是小曲線半徑地段，鋼軌磨耗較為嚴(yán)重，線路維修用增墊膠墊和利用不規(guī)則扣板方法處理軌道幾何尺寸，線路病害較大，換軌車通過(guò)時(shí)膠墊取不下時(shí)容易卡輪，滾筒導(dǎo)致?lián)Q軌車停留處理，影響換軌車走行。為解決此問(wèn)題:1)我們采用專用扁鏟，利用600 mm長(zhǎng)φ18 mm的鋼筋，在端部砸扁，利用換軌車來(lái)到之前鏟掉膠墊;2)通過(guò)對(duì)Ⅲ型換軌車改進(jìn)，將舊軌進(jìn)槽口進(jìn)行加固和改造其滾筒前后結(jié)構(gòu)，消除因?yàn)槟z墊等阻塞鋼軌槽口影響;3)在換軌車上備用氧氣乙炔割槍，將卡在卡輪的舊大膠墊點(diǎn)燃燒掉。

因曲線較長(zhǎng)，新軌入槽時(shí)曲線內(nèi)股需要向曲線內(nèi)點(diǎn)縮短約1.9 m，外股新軌需要向曲線外伸長(zhǎng)約1.9 m，才能保證鋼軌順利入槽，且舊軌不宜出槽，影響換軌車走行?？梢岳靡韵鹿接?jì)算伸長(zhǎng)或縮短量，其量為大概值，是各撞軌器配合換軌車走形的撞軌量的參考值:

ε=λL/R。

其中，λ為既有軌和新軌的距離;L為曲線總長(zhǎng);R為半徑，均為量值，以mm計(jì)。λ一般在550 mm～700 mm間，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，特別曲線地段上下股不同。

為保障換軌車順利走行，我們采用以下措施:1)加大撞軌力度:每400 m利用1臺(tái)撞軌器配合撞軌，每臺(tái)撞軌器上14人。2)使用18 mm滾杠墊每12根枕墊在軌枕上，在曲線上增加豎向滾筒減少摩阻力，每25根枕放一豎向滾筒。3)在始終端各利用拉伸器一臺(tái)，在曲線外股上拉伸。4)換軌車過(guò)后在曲線上加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)鋸舊軌。舊軌出槽約100 m就割鋼軌，焊軌車上備上割槍及氧氣乙炔瓶，如果曲線半徑較小鋼軌別勁較大，亦可以增量，特別是曲線外股鋼軌，因?yàn)榕f軌出槽后變短，鋼軌難以出槽，且容易使換軌車掉道。5)施工前撥順鋼軌:內(nèi)外股順軌，并向枕木靠攏，以不侵線為原則，需要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)溫度，以防長(zhǎng)軌條脹軌，多配合枕木頭夾在換鋪軌與待換軌之間。

因既有線為長(zhǎng)軌條，原線路實(shí)際鎖定軌溫為30℃，扣配件拆除后，軌溫只有13℃左右，長(zhǎng)軌在小曲線半徑地段容易翻倒，且進(jìn)軌龍口和出軌龍口處軌縫偏大，高達(dá)150 mm左右，換軌車行進(jìn)時(shí)長(zhǎng)軌條防翻和順利進(jìn)出舊軌龍口是難點(diǎn)。解決措施:1)在始終端備上魚尾夾板和短軌頭，短軌頭有40 mm，60 mm，80 mm，100 mm等，根據(jù)斷開的軌縫大小合理搭配，此軌頭只要螺栓孔以上部分，上魚尾夾板時(shí)在鋼軌上不打孔，將螺栓在軌縫間穿進(jìn)，軌頭放在魚尾板上。2)在曲線地段斷既有軌，利用割槍每200 m將鋼軌割開，并用魚尾板連接上，只穿4顆螺栓，能確保換軌車通過(guò)即可。3)帶扣件和加設(shè)防翻器:長(zhǎng)軌落槽后，每100 m帶上10根～15根枕的扣件，不要用電動(dòng)扳手?jǐn)Q緊，帶上即可，半徑小于800 m時(shí)在曲線每隔200 m放置防翻器1個(gè)。4)換軌車前后增加搖軌人員和撥軌人員來(lái)配合換軌車換軌，一旦新軌出現(xiàn)脹軌鼓肚就及時(shí)消灣，及時(shí)減少換軌車的外部受力，以免舊軌翻倒和換軌車掉道。

5 施工中主要關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制

無(wú)縫線路換鋪工作中最為關(guān)鍵的施工工序?yàn)殇撥壗宇^焊接、無(wú)縫線路應(yīng)力放散及鎖定兩工序，其質(zhì)量直接影響到無(wú)縫線路換鋪的成功和失敗。

5.1 鋼軌焊接及質(zhì)量控制

焊軌前，必須按TB/T 1632-2005鋼軌焊接中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行形式試驗(yàn)，以確定焊機(jī)工藝參數(shù)。一經(jīng)確定的參數(shù)不得隨意改動(dòng)，檢驗(yàn)合格后方可施焊。每焊500個(gè)鋼軌接頭，應(yīng)做周期性檢驗(yàn)，合格后方可繼續(xù)施焊。

焊接后長(zhǎng)軌條應(yīng)進(jìn)行矯直和打磨，打磨后的焊接接頭應(yīng)保證焊縫兩側(cè)各500 mm范圍內(nèi)軌頭軌頂面及作用面的直線度為:軌頂面及工作邊0.3 mm/m;軌底凸出量不得超過(guò)1 mm;母材打磨深度不大于0.5 mm。

單元鎖定焊接時(shí)，因已經(jīng)應(yīng)力放散的地段和下一單元軌條長(zhǎng)度較長(zhǎng)，單元軌條長(zhǎng)度在1 000 m～2 500 m之間，采用在離焊頭100 m處撥曲線的方式進(jìn)行焊軌。曲線架在離焊頭85根枕和100根枕各設(shè)1處，均向道心撥曲線，鋼軌焊接時(shí)因?yàn)楹笝C(jī)將焊頭頂段后，焊頭處被燒成熔融狀態(tài)，溫度較高，受到外力后易產(chǎn)生變形，因此在焊頭處容易出現(xiàn)旁彎、高低接頭、錯(cuò)牙、上拱等現(xiàn)象，因此撥曲線焊軌時(shí)一定注意鋼軌的頂端量和軌溫變化對(duì)焊頭的影響，焊接頂段和撥曲線人員一定要密切配合。

5.2 無(wú)縫線路應(yīng)力放散及鎖定

利用滾杠減少摩阻力:應(yīng)力放散中，長(zhǎng)軌條、扣配件、鐵墊板之間摩擦力直接影響長(zhǎng)軌條的自由伸縮，特別在曲線地段。為了保證應(yīng)力放散均勻，每12根枕放一根滾杠、曲線內(nèi)25 m放1個(gè)豎向滾筒，滾杠的放置在軌枕靠近固定端，置于枕木承軌槽的正中，不能傾斜，防止應(yīng)力放散時(shí)滾杠被螺桿擋住，且滾杠掉下后要及時(shí)放上;終端鋼軌務(wù)必?cái)Q緊扣件50 m線路，以及魚尾板螺栓，以防鋼軌軌縫拉開和線路發(fā)生位移;始端需要松開30 m扣件，以便焊接鋼軌，應(yīng)力放散時(shí)應(yīng)加上此30 m;撞零應(yīng)力時(shí)要將配合焊軌撥曲線鎖定的50 m線路拆開，并墊上滾杠;應(yīng)力放散鎖定時(shí)要隔二緊一，一定在同一根軌枕上，電動(dòng)扳手要隔開，分段施工，施工組織時(shí)按照線路長(zhǎng)度平均分，并根據(jù)兩軌條鎖定的時(shí)間間隔合理調(diào)配電動(dòng)扳手，使兩股線路盡量保證在同一時(shí)間隔二緊一同時(shí)施工完成;在進(jìn)行應(yīng)力放散撞軌時(shí)，撞軌包要安裝在離焊頭距離5 m以上，避免焊頭撞傷，撞軌時(shí)都要向終端方向撞軌，禁止向起端撞軌;鎖定軌溫取值時(shí)一定要在長(zhǎng)軌條零應(yīng)力撞完后，始終端各取三個(gè)軌溫計(jì)兩相近軌溫平均值作為始終端軌溫，再利用始終端軌溫的平均值計(jì)算拉伸量。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)施工技術(shù)方案，較為順利的完成既有線小半徑曲線地段機(jī)械換鋪無(wú)縫線路施工任務(wù)，換鋪天窗點(diǎn)利用率100%，線上焊焊頭成功率100%，線路質(zhì)量?jī)?yōu)良，安全、正點(diǎn)、保質(zhì)保量的完成了此小半徑單元換鋪任務(wù)，將對(duì)類似工程有很好的借鑒作用。

［1］ 鐵運(yùn)［2006］146號(hào)，鐵路線路修理規(guī)則［Z］.