地铁整体道床无缝线路应力放散及线路锁定施工技术总结.doc

地铁整体道床无缝线路应力放散及线路锁定 施工技术总结【内容提要】随着我国城市建设的迅猛发展，无缝线路逐渐成为铁路轨道现代化的重要内容，但无缝线路随温度变化的影响较大，特别是在夏季高温和冬季严寒时期，易造成胀轨和断轨等事故。本文从无缝线路应力放散及锁定施工到运营期间对无缝线路的管理等方面，阐述地铁区间正线轨道无缝线路的施工和管理技术。【关键词】无缝线路 应力放散 线路锁定 钢轨位移 爬行观测 1.前言无缝线路是将许多根标准长度的钢轨焊接成相当长度的轨条并铺布在轨枕上的线路，是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。不论是铁路线路还是地铁线路，钢轨接头都是线路的薄弱环节，由于轨缝的存在，列车通过时会发生冲击和振动，这种冲击力影响列车的平顺和旅客的舒适，并促使道床硬结、溜坍、混凝土轨枕损坏破裂等危害，加速钢轨和联接零件的磨耗和损伤。轨缝的存在也降低了钢轨和接车车辆的使用寿命，并增加它的养护维修费用。与普通线路相比，无缝线路在相当长的一段线路上消灭了大量的接头，因而具有冲击振动少，行车平稳，机车车辆及轨道维修费用低，使用寿命长等优点。据有关部门统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命，是轨道结构发展的趋势。2. 无缝线路基本结构无缝线路的类型分为温度应力式和放散温度应力式两种类型，在地铁中多采用温度应力式无缝线路，包括伸缩区、固定区和缓冲区三部分。在长轨条两端范围内一部分自由伸缩由于接头阻力及道床阻力的限制而不能实现，从而出现不同程度的限制伸缩，这一区域称为伸缩区，伸缩区长度根据公式计算确定，一般为50100m；两端伸缩区以外的中间部分，全部自由伸缩被限，因而处于完全固定的状态，这一区域称为固定区；在焊接长钢轨中断处，设置缓冲区，由24根标准钢轨组成，目的为了调整轨缝、放散应力、修理及更换绝缘接头和道岔。温度应力式无缝线路结构图见下图1所示。图1 温度应力式无缝线路基本结构示意图3. 无缝线路技术标准修规第3.10.15条规定：无缝线路的锁定轨温必须准确、均匀，有下列情况之一时，应进行应力放散及调整： 实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围以内，或左右两股长轨条的实际锁定轨温相差超过5。 既有无缝线路锁定轨温不清或不准确。 跨区间或全区间无缝线路的相邻轨条锁定轨温之差超过5，同一区间内单元轨条的最低、最高锁定轨温相差10。 铺设和维修方法不当，使轨条产生不正常的伸缩。 固定区出现严重的不均匀位移。 夏季线路轨向严重不良，碎弯多。 通过测试，发现温度力分部严重不均，固定区范围内两任意观测区段的实际锁定轨温相差大于或等于5。 因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温。 低温铺设轨条时，拉伸不到位或拉伸不均匀。 其他情况：既有无缝线路大、中修及配合特殊施工（如路基病害治理、换砟、曲改、大规模单抽等）的需要。4. 无缝线路应力放散的施工方法 应力放散施工方法有滚筒自由放散法、滚筒拉伸器组合法和滚筒撞轨器拉伸器组合法。无论什么方法都是为了均匀应力，使轨条的锁定轨温达到设计锁定轨温范围内。现场施工时根据既有无缝线路不同情况可采用一端放散、两端放散和中间放散三种形式。4.1 一端放散一端放散是最常用的放散方式，以一个单元轨节为单位，长度约11.5km，长度过长的话应力很难均匀。一端放散施工方法见图2所示。图2 无缝线路一端放散法施工示意图4.2 两端放散两端放散法多用在独立单元轨节，作业相对复杂，一般条件下不采用。如果两端有缓冲区，可同时治理爬行，对缓冲区轨缝进行调整。两端放散施工方法见图3所示。图3 无缝线路两端放散法施工示意图4.3 中间放散中间放散应用在区间无缝线路两个连续单元轨节或一个独立单元轨节超过1.5km时，可同时放散两个单元轨节，在两个单元轨节联接的焊头处断开，或在一个单元轨节中间断开，放散时锯掉伸长量焊复或联入短轨。中间放散施工方法见图4所示。图4 无缝线路中间放散法施工示意图5. 施工期间无缝线路应力放散与锁定技术施工期间无缝线路应力放散紧跟钢轨焊接进行，即钢轨焊联成单元轨节（一般为1.01.5km）后，对单元轨节进行应力放散，并在设计锁定轨温范围内将单元轨节锁定。5.1 施工工艺流程无缝线路应力放散及锁定施工工艺流程见图5所示。轨道状态检测近期轨温调查设置位移观测桩标记临时位移观测点卸扣件、顶起钢轨撞轨、应力放散、临时位移观测轨温测量落轨、上扣件锁定标记位移零点锁定焊接位移观测无缝线路标记编号图5 无缝线路应力放散及锁定施工工艺流程图5.2 施工要求及操作要点5.2.1 施工准备（1）设计锁定轨温及锁定轨温范围以天津地铁3号线正线轨道工程为例，高架线及地面线设计锁定轨温为24，锁定轨温范围为 244；地下线环境温度较低且长期稳定，设计锁定轨温为24，锁定轨温范围为2410。（2）轨道状态检测在应力放散前，对轨道状态进行全面检测，检测项目有：轨道几何尺寸、轨面标高、线路中线位置、横向阻力、焊接质量等。通过全面质量检测，确认线路以达初步稳定，方可准备进行线路锁定施工。（3）近期轨温调查线路锁定前，掌握当地温度变化规律，根据作业期间温度变化情况及作业区段的时间间隔，选定锁定线路的最佳施工时间。（4）施工方法当施工轨温在设计锁定轨温范围以内时，采用滚筒法进行应力放散。即拆除待放散的单元轨节的扣件，抬起钢轨，放上滚筒，然后将钢轨落到滚筒上，撞击单元轨节数次，使轨条基本上能自由伸缩，待轨温合适时，立即拆滚筒、上扣件、锁定线路。当施工轨温低于设计锁定轨温范围时，采用拉伸器滚筒法进行应力放散。即利用钢轨拉伸器和撞轨器配合作用，通过均匀拉伸长轨条，以提高其零应力轨温，使锁定轨温一步到位的方法。5.2.2应力放散施工技术（1）设置位移观测桩位移观测桩应按设计要求设置，应设置齐全，牢固可靠，易于观测。单元轨节起讫点的位移观测桩易与单元轨节焊接接头对应，纵向相错量不得大于30m。长轨条应在起讫点、距长轨条起讫点100m位置各设一对位移观测桩。单元轨节内等间距设置，桩间距不大于500m，且应与电务设备错开。单元轨节位移观测桩设置数量见表1所示。表1 无缝线路单元轨节位移观测桩设置数量表序号单元轨节长度（m）位移观测桩数量（对）备注1小于等于2502225050033500100054100015007在每组道岔岔前、后、岔心3个位置各设置1对位移观测桩；坡段代数差大于及等于20的变坡点、隧道与U型槽衔接处、高架桥两端、钢轨伸缩调节器基本轨接头处以及距基本轨接头150m处应增设位移观测桩。位移观测桩按行车方向顺序编号，编号采用“X-X”形式，横线前数字代表单元轨节的顺序号，横线后代表单元轨节内桩号，编号均以阿拉伯数字标记。（2）标记临时位移观测点从单元轨节起讫点开始，按100150m间距设置临时位移观测点，观测应力放散时钢轨的位移爬行量，以判断单元轨节的温度应力是否均匀放散。（3）拆卸扣件、顶起钢轨采用专用工具拆卸本次放散的单元轨节范围内的弹条，并用起道机将钢轨顶起，顶起高度约50mm，随顶随支立滚筒，滚筒间距为10m。（4）撞轨、应力放散、临时位移观测由于长钢轨铺设时的轨温与正在进行作业的轨温不一致，在卸除弹条并顶起钢轨后，钢轨因束缚解除而将产生位移，但因钢轨内部应力及滚筒摩擦阻力等影响，此时钢轨内部的应力不为零。测量此时临时位移观测点位置钢轨的临时位移量，记录下来作为后面放散施工的依据。在本次放散的单元轨节前后各布置一台拉轨器，固定于本次放散的单元轨上，来回拉动钢轨,并观测每次拉动钢轨后的钢轨位移。当各观测点钢轨位移趋于均匀时，说明钢轨内部的应力基本均匀，记录此时的钢轨位移量。每隔400500m距离布置一台撞轨器，沿钢轨走行方向同步、连续撞轨，并用橡胶锤均匀敲击钢轨，观察临时钢轨位移观测桩位置钢轨的伸缩情况。当钢轨发生反弹现象时，即视为零应力，说明钢轨内部温度应力基本为零。（5）轨温测量测量并记录应力放散为零时钢轨的轨温。若此时轨温在设计锁定轨温范围内，则锁定钢轨；若此时轨温低于设计锁定轨温，按计算拉伸量进行拉轨，实际拉伸量与计算拉伸量相符合，则锁定钢轨。钢轨拉伸量通过下式计算：L=Lt式中： L单元轨节拉伸量（mm） 钢轨线膨胀系数0.0118 L单元轨节长度（m） t设计锁定轨温与时间锁定轨温之差（）（6）落轨、上扣件锁定轨温合适或钢轨拉伸到位时，依次去除支垫在钢轨下的滚筒，将钢轨落在轨枕上，上好扣件，紧固钢轨。在拉轨器前后各50m范围内的钢轨锁定完成后，方可松掉拉轨器的液压油门，拆除拉轨器。（7）标记位移零点线路锁定完成后，在位移观测桩位置标记位移零点。具体做法为：首先，在每对位移观测桩之间拉挂线绳，线绳与钢轨地面的交点即为位移零点，将位移零点标记在两股钢轨的外侧轨底上侧面上；然后在标记位置粘贴位移观测尺，观测尺零刻度与位移零点重合，观测尺上“+”朝向行车方向；最后，确定观测尺粘贴牢固后，使用红油漆将观测尺三面封漆，封漆宽度约10mm，当位移观测桩或观测尺松动或缺失后，可按照封漆位置还原位移零点。（8）锁定焊接将本次放散的单元轨节与上一次放散的单元轨节的接头进行锁定焊接。（9）位移观测线路锁定完成后，定期对钢轨的爬行位移进行观测。观测频次为：放散后连续观测7天，选择当天轨温最高和最低时候观测；放散之后第一个月内每周观测一次；以后每个月观测一次；在夏季高温或冬季严寒时期，应增加观测次数。位移观测桩处200m范围内的相对位移量不得大于10mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20mm。发现位移量超过规定的范围时，应立即查明原因，并对该单元轨节重新进行应力放散和锁定。（10）无缝线路标记编号按设计要求对无缝线路单元轨节及位移观测桩进行编号，采用红白油漆将编号喷涂在钢轨内侧。6.运营期间无缝线路管理地铁运营期间，由工务维修部门负责对无缝线路位移爬行量每月观测一次，并填写无缝线路位移观测记录。观测时，如发现爬行异常，当即复查，并认真分析原因；位移观测桩和观测标尺破损或丢失后，应按喷涂在钢轨上的观测尺封漆位置将位移观测桩和观测尺复位。6.1 观测位移量的分析各工区技术负责人对无缝线路位移观测记录中记录的各单元轨节上的各观测点的爬行量进行对比分析。伸缩区位移爬行量大于20mm，固定区位移爬行量大于10mm，以及伸缩区位移爬行量较上次大于7mm以上，固定区位移爬行量较上次大于3mm以上的地段，要重点分析并复测，查明原因，是否为维修、机捣、中修、更换轨枕后的地段，或者是扣件扣压力不达标的地段，同时应加强巡视。6.2 计算实际锁定轨温根据各位移观测桩实测的爬行量，计算实际锁定轨温，计算公式为： t实=t锁+Lr/(L) 式中： Lr同一单元轨节上相邻两个观测桩的位移量差（m） 钢轨线膨胀系数0.0118 L同一单元轨节上相邻位移观测桩的桩间距（m） t锁线路锁定时原始的实际锁定轨温（）t实观测时无缝线路的实际锁定轨温（）通过计算可以得出长轨条上相邻位移观测桩之间的各个钢轨截面的实际锁定轨温。实际锁温计算表见表2所示。表2 无缝线路钢轨实际锁定轨温计算表6.3 实际锁定轨温分析通过各个截面实际锁定轨温的对比，可以了解无缝线路内部温度应力的整体状态。如果长轨条左右股钢轨实际锁定轨温之差大于5或相邻桩段实际锁定轨温之差大于8的无缝线路地段，可以有计划的进行应力放散或调整。7.小结无缝线路作为一种新型的 轨道结构，其最大的特点是在夏季高温季节在钢轨内部存在巨大的温度压力，容易引起轨道横向变形。因此，在其铺设、放散、锁定等环节中，应精确测量钢轨的锁定轨温，确保无缝线路在设计锁定轨温范围内锁定。运营期间应按时测量无缝线路的位移爬行量，掌握其实际锁定轨温的动态变化，以便适时对无缝线路进行应力放散与调整，确保运营期间无缝线路的稳定性。本文阐述天津地铁3号线正线无缝线路应力放散及锁定施工技术，并结合地铁运营期间无缝线路的位移观测和实锁轨温计