小半径曲线无缝线路铺设的施工技术

0　引言

小半径曲线由于高温天气下出现胀轨跑道、轨道几何形位的几率相对较高，并且易产生钢轨磨损快等问题，所以应该严格要求轨道线路的质量。常规线路并不符合小半径曲线区域对线路稳定性的标准，但是现代化的无缝线路具备良好的稳定性，因此能够借助强化手段，使得常规线路的不足与缺陷得到处理与改善，进而防治小半径曲线线路问题。

1　工程概况

某铁路在重车线换铺75kg/m跨区间无缝线路，长251.33km。作业区域大部分是山区，连接桥隧，与长大下坡道相连，小半径曲线汇集，数量达到108处，长63.963km，在设计与铺设作业过程中存在很大困难。作业时运用换轨新技术，并且借助换轨Ⅲ型小车，开创了中国无缝线路换铺史上借助换轨小车在半径400m曲线进行换轨的历史。

2　曲线无缝线路设计

依照小半径曲线无缝线路特性，针对半径不超过800m曲线无缝线路进行规划，不但要在无缝线路规划的相关标准下实施，还务必依照朔黄铁路特性完成设计工作。

2.1　轨道结构指标

半径不超过800m的曲线区域与夹在两个小半径（R不超过800m）曲线之间的＜1km直线段或是＜2km曲线段（半径范围是800~1500m）都选择75kg/mU75V全长淬火轨；此外，轨枕借助已有J-2型预应力混凝土枕，设置1840根刀/km；选择运用Ⅱ型弹条，轨下垫板换成厚10mmⅡ型橡胶垫板；道床选择运用已有碎石道床，并且添加一级碎石道碴，如此道床断面顶面宽度便能够超过350m，轨枕两侧的堆高设置在15mm；轨道强化装置选择运用已有轨道强化装置，倘若R不超过600m曲线区域，就应该根据每隔6~10根轨枕安设和75kg/km钢轨对应的轨距拉杆，并且在路基与隧道区域根据每隔10m规律安设地锚拉杆。

2.2　挡碴板设置

基于该路线桥梁种类与隧道内电缆槽架构，进行新型桥上与隧道内挡碴板的规划，曲线区域依照外轨超高科学地进行挡碴板高度的增设。

2.3　单元轨节长度

依照线路平面、“天窗”时长、作业性能等指标全方面地进行分析，常规区域与小半径曲线区域分别取1500~2500m、1000~2000m,小半径曲线都务必在同一个单元轨节中完成作业任务，并且要保证一次完成。

2.4　线路稳定性计算

无缝线路稳定性的评价标准主要是允许温升值。这个铁路线曲线无缝线路的稳定性核算运用了长沙铁道学院统一无缝线路稳定计算的优化公式，如下表1所示。

表1　无缝线路稳定性允许温升          ℃

2.5　等效道床阻力

在计算路基地段的过程中，曲线半径不超过600m区域等效道床阻力选择88.2N/cm；曲线半径小于600m区域，因为存在地锚拉杆，使得道床横向阻力得到强化，因此实际计算时等效道床阻力选择97N/cm，鉴于此，半径500m区域的允许温升值相对于600m区域而言偏大。

2.6　允许温降计算

依照钢轨强度核算与桥上钢轨断缝检验，在路基区域中，75kg/m钢轨无缝线路的实际允许温降是76.1℃，而桥上则是56.3℃。

3　小半径曲线无缝线路的铺设作业

铁路无缝线路换铺作业依照铁路运输管控与作业管理的特性，全方面地借助作业“天窗”进行全天候的作业，依照气温情况决定起止时间，并且锁定轨温采取分阶段的方式进行合理调节，如此便可使得轨温相对于规定轨温来说较低，借助拉仲法能够实现掌控锁定轨温的目标，避免出现超温铺设作业的问题。若要使得整个区域或跨区间无缝线路真实锁定轨温的稳定性与均匀性得到保障，邻近单元轨节锁定轨温应该控制在2℃下，并且区间相同的单元轨节的最大与最小锁定轨温差务必控制在10℃以内，基于规定锁定轨温的范畴，分析各个单元轨节的作业掌控锁定轨温。区域超长无缝线路选择连入法进行作业，根据单元次序进行作业，并且铺设作业与联焊作业要在同一天进行。若要使得作业能力与无缝线路施工水平得到提升，可选择Ⅲ型换轨小车（整体式）换铺轨与机械内燃扳手进行线路的锁定。

因为75kg/km钢轨具备较强的刚度，小半径曲线钢轨具备更强的硬度，并且抗弯性能具备一定优势。在小半径曲线进行换轨作业过程中，会对小车形成一定的向心弹力，又由于内外轨新轨在入槽后，在长度上会产生一定的改变，会使得换轨小车承担较大的横向力。Ⅱ型换轨小车因为在结构上有一定不足，因此在换轨测试中，并不能很好地通过R不超过600m曲线区域。新型Ⅲ型换轨小车在Ⅱ型架构的不足上进行了完善，借助Ⅲ型换轨小车，并且结合现代化工艺，能够顺畅地通过400m曲线区域与反向曲线区域，走行速度也实现了2km/h。

（1）实际作业开展前，使得准备换铺的单元轨节始点和新铺前一轨节的终点依照计划焊联的部位彼此进行0.5m的搭接工作,钢轨与轨枕头邻近，并且严格控制高度。

（2）作业给点之前，依照25m的间隔，在新钢轨下将滑动大滚筒垫入。并且依照300~500m的间隔，配设撞轨器。

（3）作业给点之后，根据相关规定做好防护工作，完成回流线工作，并且扣件组进行旧轨扣件的拆除工作，拨轨组把新旧轨在换轨小车进行穿入。

（4）换轨小车换铺走行大概100m的距离之后，要停在原地等待，扣件组须在第一时间由与始点相距50m的位置，借助机械扳手实现大约50m的线路锁定工作，之后换轨小车要进行换铺走行，并且要在监理的监督下完成串轨工作，如2#轨条K3+617-K4+812铺轨作业，详见下图1。

图1　2#轨条换轨示意图

（5）始端50m扣件实现锁定目标之后，焊轨组就进行配轨联焊工作，和换轨平行施工，计算公式如下所示。

4　小半径曲线无缝线路的应力放散

在无缝线路铺设作业时，大部分选择拉仲放散的方式，使得锁定轨温得到提升，如此便可使铺设锁定轨温满足计划锁定轨温。拉仲小半径曲线时，常常会产生“假拉仲量”的现象，也就是终点拉伸量已经达到规定程度，但是曲线区域中各点拉仲量存在不足，这就会使得锁定轨温的精确性得不到保障。

在这次作业中，基于小半径曲线选择运用下面几种拉伸放散方式。

（1）在单元轨节是零应力时，以100m的间隔在钢轨和轨枕上进行钢轨位移的标刻（观测点），进而得到百米钢轨的规定拉伸量。

（2）以400m的间隔配设撞轨器一台，在拉伸的过程靠拢撞轨。在拉仲的同时进行撞轨，同时进行撞轨点钢轨位移情况的监测，依照位移量的均匀协调情况，进行撞轨器力度的控制与调节。

（3）拉伸作业结束后，拉伸器保压，并且进行夹板的紧固，将终端50m扣件实现锁定。

（4）仔细查验百米钢轨位移量的可靠性与均匀性，若结果不理想，就应该借助撞轨器撞轨进行调节。

（5）综合进行胶垫的调整，撤掉滚杠，进行轨距与扣件的适当调节，进行线路的锁定，将竖向滚筒撤掉，进行扣件的紧固，将拉伸器拆除。

5　注意事项

小半径曲线是淬火轨，若钢轨出现折断问题或被锯开，极有可能出现钢轨翘头的现象，务必运用“松、压、烤”的解决方式。

“松”——由白翘头端开始，以10根轨枕为间距，将15根轨枕扣件螺栓拧松，直到实现零扭力的目标，将戴半个螺帽当成标准，进行轨腰的敲击，如此便能让轨端向上弯曲力处于相对舒散缓解的状态，进而实现端部平顺的目标。

“压”——倘若“松”的结果并不理想，就可以借助≥7m备用轨，运用类似扣轨法，在锯轨切口位置不动轨一侧进行压力施加，使得重力与框架刚度得到强化，进而使得一些向上弯曲力得到抵消。

“烤”——在“松”与“压”效果不理想的前提下，由翘头轨端开始，在3~5m的范围里借助氧气、乙炔进行钢轨轨顶的烘烤工作，并且测定轨温应该在280℃以下，借助轨顶面伸长，使得向上的一些弯曲能够得到改善。

在解决翘头轨问题后，借助10m弦量轨面高低的偏差，假如没有大于临补指标，就将放行列车速率控制在常规速率；反之，监理就应该根据具体状况，进行列车限速的决策。

6　结语

在小半径曲线进行无缝线路的铺设作业，尤其是对曲线繁多、曲线半径相对较小、线路坡道相对较大，并且典型的高温周期相对较长，长时间气温特性的山区铁路线路来说，是否能够在列车动力存在的前提下，存在理想的技术安全性与可靠性，仍是今后需要深入分析与研究的内容。

参考文献

[1]张进永，高亮．小半径曲线无缝线路养修技术[J]．铁道建筑，2011（9）：113-115．

[2]侯玉碧．小半径曲线无缝线路的铺设[J]．铁道建筑技术，2006（S1）：39-42+45．

[3]崔建初．小半径曲线铺设无缝线路的研究与应用[J]．铁道建筑，2003（8）：49-50．

收稿日期：2018-12-26

作者简介：文君（1977-），男，陕西宝鸡人，中铁一局第五工程有限公司工程师，研究方向：铁路施工。