既有线小半径曲线机械换铺无缝线路施工技术

李 伟 马德胜

0 引言

朔黄线随着货运量每年递增，朔黄线运输繁忙、车流密度大是必然趋势，导致轨道线路病害加重，需要大中修时间周期越来越短，在确保既有线安全运营、运输不受影响的情况下进行无缝线路换铺，是朔黄铁路面临的必然课题。其中小半径曲线的换铺工作是重点、难点，总结其成套施工工艺及施工质量控制，将对类似工程有很好的借鉴。

1 工程简介

朔黄铁路西起山西省神池县神池南站，与神朔铁路相连，东至河北省黄骅市黄骅港口货场，正线总长近600 km，为国家Ⅰ级干线、双线电气化铁路，上行线为75 kg/m跨区间超长无缝线路，下行线为60 kg/m，25 m有缝线路。现以南湾至滴流蹬区间里程为K157+830～K160+080第15～10单元轨条为例，此单元轨条长度2 250 m，在线路起点K157+885～K158+783有一半径800 m，线路长度898 m的曲线和终端K158+978～K160+052有一半径650 m，线路长度1 074 m的曲线。两曲线为同向曲线，曲线总长为1 972 m。主要施工内容既有Ⅰ型弹条全部更换新Ⅱ型弹条、更换轨下橡胶垫板及挡板座，此段线路连接的补偿电容、各种连接线重新连接，轨道电路参数重新调整。

2 换铺施工质量、技术要求

长轨条轨端和锁定焊接头相错量:不超过40 mm。钢轨硬弯:经过校直后用1 m直尺测量其失度不超过0.5 mm。钢轨接头:轨面及内侧面要求齐平，误差不超过1 mm。扣件:轨距挡板、挡板座顶严压紧，不密贴(缝隙大于2 mm)的数量不超过6%，检查扣件螺栓扭紧程度，要求弹条扣件“三点接触”间隙0.1 mm～1 mm，相应螺栓扭矩为120 N·m～150 N·m，不良者不超过8%;且无连续失效，胶垫无缺损、外斜量大于5 mm者不超过8%。线路轨距1 435 mm，其轨道几何尺寸允许偏差应满足表1～表3，线路轨距要求1 435 mm，4 mm～－2 mm变化率不大于1‰，水平允许误差4 mm。轨距扣板原则上放到原位，但要根据轨距的要求进行适当调整。电务补偿电容左右股允许偏差在±40 mm，同股钢轨两个眼80 mm～100 mm。线路锁定时实际锁定轨温必须严格控制在计划锁定轨温之内，左右两股钢轨锁定轨温不大于3℃，相邻单元轨条锁定轨温不大于5℃，整个长轨条锁定轨温不大于10℃。

3 工程特点及施工难点

1)其中有庄里4号隧道，长度894 m，无照明设施，施工中视线不良，影响施工进度。2)因是小曲线半径地段，钢轨磨耗较为严重，线路维修用增垫胶垫和利用不规则扣板方法处理轨道几何尺寸，线路病害较大，换轨车通过时胶垫取不下时容易卡轮，导致换轨车停留处理，影响换轨车走行。3)因曲线较长，新轨入槽时曲线内股需要向曲线内点缩短约1.9 m，外股需要向曲线外伸长约1.9 m，才能保证钢轨顺利入槽，且旧轨不宜出槽，影响换轨车走行。4)因既有线为长轨条，原线路实际锁定轨温为30℃，扣配件拆除后，轨温只有13℃左右，长轨在小曲线半径地段容易翻倒，且进轨龙口和出轨龙口处轨缝偏大，高达150 mm左右，换轨车行进时长轨条防翻和顺利进出旧轨龙口是难点。

表1 有碴轨道允许偏差和检验方法 mm

表2 曲线20 m弦正矢允许偏差 mm

表3 钢轨焊接接头平直度允许偏差

4 施工方案及措施

总体施工方案:采用人工配合Ⅲ型换轨车机械换轨方案，焊轨方式采用现场天窗点内气压焊或铝热焊焊轨;应力放散和锁定采用连入法施工。已更换无缝线路与既有线路间的过渡方法，采用75 kg鱼尾板连接或用6.25 m长75 kg/m轨临时过渡。当长轨条和道岔连接及贝氏体钢轨地段时，需用铝热焊进行焊接，施工顺序为自南湾向滴流蹬方向换轨。

因隧道较长，无照明或者照明灯比较暗，施工中视线不良，在隧道内每隔30 m增设1个碘钨灯，利用发电机或者洞内电源，且每人配有头灯1盏，解决照明问题。

因是小曲线半径地段，钢轨磨耗较为严重，线路维修用增垫胶垫和利用不规则扣板方法处理轨道几何尺寸，线路病害较大，换轨车通过时胶垫取不下时容易卡轮，滚筒导致换轨车停留处理，影响换轨车走行。为解决此问题:1)我们采用专用扁铲，利用600 mm长φ18 mm的钢筋，在端部砸扁，利用换轨车来到之前铲掉胶垫;2)通过对Ⅲ型换轨车改进，将旧轨进槽口进行加固和改造其滚筒前后结构，消除因为胶垫等阻塞钢轨槽口影响;3)在换轨车上备用氧气乙炔割枪，将卡在卡轮的旧大胶垫点燃烧掉。

因曲线较长，新轨入槽时曲线内股需要向曲线内点缩短约1.9 m，外股新轨需要向曲线外伸长约1.9 m，才能保证钢轨顺利入槽，且旧轨不宜出槽，影响换轨车走行。可以利用以下公式计算伸长或缩短量，其量为大概值，是各撞轨器配合换轨车走形的撞轨量的参考值:

ε=λL/R。

其中，λ为既有轨和新轨的距离;L为曲线总长;R为半径，均为量值，以mm计。λ一般在550 mm～700 mm间，根据现场量测，特别曲线地段上下股不同。

为保障换轨车顺利走行，我们采用以下措施:1)加大撞轨力度:每400 m利用1台撞轨器配合撞轨，每台撞轨器上14人。2)使用18 mm滚杠垫每12根枕垫在轨枕上，在曲线上增加竖向滚筒减少摩阻力，每25根枕放一竖向滚筒。3)在始终端各利用拉伸器一台，在曲线外股上拉伸。4)换轨车过后在曲线上加强现场锯旧轨。旧轨出槽约100 m就割钢轨，焊轨车上备上割枪及氧气乙炔瓶，如果曲线半径较小钢轨别劲较大，亦可以增量，特别是曲线外股钢轨，因为旧轨出槽后变短，钢轨难以出槽，且容易使换轨车掉道。5)施工前拨顺钢轨:内外股顺轨，并向枕木靠拢，以不侵线为原则，需要根据实际现场温度，以防长轨条胀轨，多配合枕木头夹在换铺轨与待换轨之间。

因既有线为长轨条，原线路实际锁定轨温为30℃，扣配件拆除后，轨温只有13℃左右，长轨在小曲线半径地段容易翻倒，且进轨龙口和出轨龙口处轨缝偏大，高达150 mm左右，换轨车行进时长轨条防翻和顺利进出旧轨龙口是难点。解决措施:1)在始终端备上鱼尾夹板和短轨头，短轨头有40 mm，60 mm，80 mm，100 mm等，根据断开的轨缝大小合理搭配，此轨头只要螺栓孔以上部分，上鱼尾夹板时在钢轨上不打孔，将螺栓在轨缝间穿进，轨头放在鱼尾板上。2)在曲线地段断既有轨，利用割枪每200 m将钢轨割开，并用鱼尾板连接上，只穿4颗螺栓，能确保换轨车通过即可。3)带扣件和加设防翻器:长轨落槽后，每100 m带上10根～15根枕的扣件，不要用电动扳手拧紧，带上即可，半径小于800 m时在曲线每隔200 m放置防翻器1个。4)换轨车前后增加摇轨人员和拨轨人员来配合换轨车换轨，一旦新轨出现胀轨鼓肚就及时消湾，及时减少换轨车的外部受力，以免旧轨翻倒和换轨车掉道。

5 施工中主要关键工序的质量控制

无缝线路换铺工作中最为关键的施工工序为钢轨接头焊接、无缝线路应力放散及锁定两工序，其质量直接影响到无缝线路换铺的成功和失败。

5.1 钢轨焊接及质量控制

焊轨前，必须按TB/T 1632-2005钢轨焊接中的有关规定进行形式试验，以确定焊机工艺参数。一经确定的参数不得随意改动，检验合格后方可施焊。每焊500个钢轨接头，应做周期性检验，合格后方可继续施焊。

焊接后长轨条应进行矫直和打磨，打磨后的焊接接头应保证焊缝两侧各500 mm范围内轨头轨顶面及作用面的直线度为:轨顶面及工作边0.3 mm/m;轨底凸出量不得超过1 mm;母材打磨深度不大于0.5 mm。

单元锁定焊接时，因已经应力放散的地段和下一单元轨条长度较长，单元轨条长度在1 000 m～2 500 m之间，采用在离焊头100 m处拨曲线的方式进行焊轨。曲线架在离焊头85根枕和100根枕各设1处，均向道心拨曲线，钢轨焊接时因为焊机将焊头顶段后，焊头处被烧成熔融状态，温度较高，受到外力后易产生变形，因此在焊头处容易出现旁弯、高低接头、错牙、上拱等现象，因此拨曲线焊轨时一定注意钢轨的顶端量和轨温变化对焊头的影响，焊接顶段和拨曲线人员一定要密切配合。

5.2 无缝线路应力放散及锁定

利用滚杠减少摩阻力:应力放散中，长轨条、扣配件、铁垫板之间摩擦力直接影响长轨条的自由伸缩，特别在曲线地段。为了保证应力放散均匀，每12根枕放一根滚杠、曲线内25 m放1个竖向滚筒，滚杠的放置在轨枕靠近固定端，置于枕木承轨槽的正中，不能倾斜，防止应力放散时滚杠被螺杆挡住，且滚杠掉下后要及时放上;终端钢轨务必拧紧扣件50 m线路，以及鱼尾板螺栓，以防钢轨轨缝拉开和线路发生位移;始端需要松开30 m扣件，以便焊接钢轨，应力放散时应加上此30 m;撞零应力时要将配合焊轨拨曲线锁定的50 m线路拆开，并垫上滚杠;应力放散锁定时要隔二紧一，一定在同一根轨枕上，电动扳手要隔开，分段施工，施工组织时按照线路长度平均分，并根据两轨条锁定的时间间隔合理调配电动扳手，使两股线路尽量保证在同一时间隔二紧一同时施工完成;在进行应力放散撞轨时，撞轨包要安装在离焊头距离5 m以上，避免焊头撞伤，撞轨时都要向终端方向撞轨，禁止向起端撞轨;锁定轨温取值时一定要在长轨条零应力撞完后，始终端各取三个轨温计两相近轨温平均值作为始终端轨温，再利用始终端轨温的平均值计算拉伸量。

6 结语

根据施工技术方案，较为顺利的完成既有线小半径曲线地段机械换铺无缝线路施工任务，换铺天窗点利用率100%，线上焊焊头成功率100%，线路质量优良，安全、正点、保质保量的完成了此小半径单元换铺任务，将对类似工程有很好的借鉴作用。

［1］ 铁运［2006］146号，铁路线路修理规则［Z］.