高速铁路工程无缝线路施工技术高校

第三章高速铁路无缝线路第三节长轨条的焊接

第二节超长无缝线路第四节无缝线路的维修养护

第一节无缝线路结构类型第一节无缝线路结构类型

高速铁路无缝线路结构有两种主要型式：一种是XX铁路所采用的，在单元轨条之间设置一组正反向伸缩调节器；另一种是XX、XX等XX铁路所采用的超长无缝线路。

XX新干线的无缝线路每隔1.5km设置一组正反向钢轨伸缩调节器，并在其间焊联钢轨胶接绝缘接头，在大跨度桥梁及跨度不大、总长较长的桥上更为广泛采用钢轨伸缩调节器，如：XX新干线XX桥、XX桥、XX桥等桥上无缝线路均设置伸缩调节器。

XX新干线也有采用超长无缝线路实例，如：上越新干线棒名隧道内铺设长12981m无缝线路，XX道青森一扎幌间青函隧连长53.85km，无缝线路初步设计方案采取设置伸缩调节器，经技术经济比较得出结论，采用超长无缝线路能获得更高的技术经济效益，因而在青函隧道内铺设一段长53km的无缝线路。

钢轨伸缩调节器EJ（ExpansonJoint）

主要用于无缝线路所跨越的长大连续梁桥上、以及道岔附近。目前在无缝线路采用的EJ包括单向和双向两种。当在跨超过120m的连续梁上铺设无缝线路时，由于梁、轨的材质不同，在温度变化因素作用下的纵向变形也不同，纵向变形受到限制时就会转化为内应力。如果钢轨所承受的内应力与其他各种应力叠加后超过钢轨的容许应力，将会影响到轨道的安全性、稳定性，危及行车安全。解决这一问题的措施之一是铺设钢轨伸缩调节器。钢轨伸缩调节器平面线型采用的是缓和曲线型。缓和曲线在用于高速铁路时是非常必要的，它可以降低车轮对纵坡的冲击，减小轨道的几何不平顺。

XX和XX高速铁路采用感应式或音频式无绝缘轨道电路，站线的钢轨绝缘接头采用高强度、高韧性胶接绝缘接头，因而较为广泛地采用超长无缝线路。但在大桥上铺设无缝线路仍然设置伸缩调节器，例如：XX高速铁路巴黎一里昂段，从XX至XX就有为较多的预应力混凝土连续梁桥无缝线路设置伸缩调节器。XX高速铁路的XX、XX桥、XX桥设有传力装置或徐变连接器，铺设无缝线路仍采用伸缩调节器。

无缝线路设置伸缩调节器的投资费用较高，且在伸缩调节器范围内轨道平顺性不及超长无缝线路。我国高速铁路无缝线路结构以超长无缝线路作为主要结构型式，但在长大桥上铺设无缝线路，为减少桥梁和轨道所受纵向力，宜设置伸缩调节器。

因遍设缓冲区而使焊接长钢轨的长度限制在1—2km以内的无缝线路。

使焊接长钢轨的长度由普通无缝线路的1—2km延长至两个相邻车站站端道岔之间长度的无缝线路。

使用无缝道系将焊接长钢轨穿越车站道系，从而使一条焊接长钢轨将多个区间无缝线路连接成一体的无缝线路。概念区分超长无缝线路是跨区间无缝线路和全区间无缝线路的统称第二节超长无缝线路普通无缝线路区间无缝线路跨区间无缝线路

高速、重载是铁路现代化的重要标志，超长无缝线路的发展则是现代化铁路强化轨道结构的客观需要。采用强度高、绝缘性能好、使用寿命长的胶接绝缘接头和道岔的无缝化是发展超长无缝线路必须掌握的关键技术。

优越性1、彻底地实现了线路的无缝化，全面地提高了线路的平顺性和整体强度。

无缝道岔指的是道岔自身钢轨接头的焊接、胶接或冻结，以及道岔两端钢轨与连接轨的焊联。无缝道岔钢轨在温度力作用下力的传递与分布规律，是无缝道岔设计的理论基础。2．超长无缝线路取消了缓冲区及钢轨接头，因而钢轨部件的损耗率和维修工作量得以进一步减少。3．超长无缝线路没有伸缩区，伸缩区因过量伸缩而不能复位时产生的温度力峰，都随之消失，有利于轨道的稳定和维修管理。

5．无缝道岔为道岔实现上部准、下部稳的整体稳固状态打下了基础。

时速120km以上的区段铺设了12号提速道岔；时速160km以上、200km及以下的区段铺设了12号或18号可动心轨道岔。岔枕以混凝土岔枕、弹条扣件为主；尖轨在弹性可弯中心之前设限位器，之后设分布的间隔铁；可动心轨辙叉采用了长翼轨；固定型辙叉前后趾4个接头采用了高强度冻结接头；锁闭方式改用了利于调整错位的外锁闭。

6．超长无缝线路及无缝道岔的绝缘接头一律采用胶接绝缘接头。

冻结接头和胶结绝缘接头1、冻结接头利用钢轨轨腔上下颚两个张口斜面，将夹板上下面也加工成同样斜度的斜面，然后使用10.9级高强度专用大六角螺栓，利用1.3～1.4kN·m紧固扭矩，产生较大的接头阻力，实现钢轨接头的有效冻结。

冻结接头夹板采用B7钢制作，在工厂专用模具内将钢轨胶结绝缘材料和夹板胶结在一起，到现场组装使用，减少了养护维修成本和养护维修工作量。

经测试，最大接头阻力为1300kN，远远超过一般钢轨接头阻力600kN，冻结效果良好。2、胶接绝缘接头

无缝线路的有绝缘轨道电路和无缝道岔的绝缘接头必须采用胶接绝缘接头。这类接头分为胶接绝缘钢轨和胶接绝缘夹板。胶接绝缘钢轨和胶接绝缘夹板均采用特制夹板和绝缘胶板由工厂按各自的工艺制成。胶接绝缘钢轨与长轨条和无缝道岔钢轨的联接采用焊接。

钢轨胶接绝缘材料以热胶为主，大多数采取工厂生产。胶接绝缘接头由以下部件组成：钢轨、全断面夹板、绝缘胶板、绝缘套管、绝缘端板、高强度螺栓、平垫圈，经加温、加压固化而成。

控制温度是保证胶接质量的关键。

XX胶接轨厂自行研制了用远红外线加热板的加温箱，箱温通过控制箱调节，轨温的升降通过热敏温度计监测，效果良好。它有以下优点：

1．能对加温温度实行有效控制，根据气温变化，可调整加温温度，一次加温不到位可再次加温。

2．钢轨、夹板可同时在加温箱内加温，两者温度一致，可保证胶接质量。

3．在胶接时，可以从容地进行胶接部件的组装，不必担心温度下降而紧张操作。一旦胶接温度低于规定值，可在组装后再度升温，以确保胶接质量。

4．工艺简单，操作容易，可降低成本。１、钢轨

通常使用2根各长3.25m全长淬火轨，硬度达到320—340HB，为防止钢轨胶接绝缘接头运营时产生轨顶肥边，胶接端的轨顶必须按2x45°倒棱，钢轨外观平直，用1m直尺检查，轨顶不平顺不超过0～十0.2mm，轨头侧面不平顺不超过±0.2mm。2．胶层

钢轨胶接绝缘材料拟采用热胶槽板，在工厂制成成品，要求槽板截面尺寸如图所示：3．全断面夹板的设计需考虑以下要求：(])按照胶层固化后的厚度，预留夹板与钢轨之间的间隙；(2)增大夹板竖向刚度，以减小列车荷载作用下胶接绝缘接头的挠度；(3)几何尺寸尽可能对称，便于轧制加工和热处理；(4)按照轨道电路的要求，全断面夹板外形设计还应给扣件安装留有必要的空间

4．紧固件选用小扭矩系数Ｋ的高强度螺栓，当螺栓公称直径Ｄ、螺栓扭力矩M一定，螺栓张力Ｐ与扭矩系数Ｋ成反比：

选用小扭矩系数高强度螺栓可提高螺栓张力，使胶接钢轨绝缘接头获得良好紧固效果。

５、技术性能

近几年来，我国在吸收美国3M公司和Allegheny公司钢轨胶接绝缘接头技术的基础上，在生产工艺上作了改进，从而使我国钢轨胶接绝缘接头整体剪切和疲劳寿命的检验值达到了国际先进水平。目前我国在干线上铺设的钢轨胶接绝缘接头数量已超过1．5万个。有的区段累积通过总重超过400Mt，未发生破损和绝缘失效。今后在高速铁路上的应用能够满足使用要求。

二、纵向力的测定纵向力检测的方法，大致可分为两类，一类是应变法，一类是应力法。应变法１、观测桩法观测桩法是应变法的一种，是在长轨条铺设之前，先期按长轨条设计位置，即普通无缝两端、伸缩区终点、长轨条中点及距伸缩区终点100m处的路肩上埋设5—7对位移观测值，使用光学准直仪和对中器来进行观测．在跨区间无缝线路上，单元长钢轨位移观测桩的设置如图所示。

当长轨条铺设锁定之后，立即在与观测桩相对应的钢轨上做好标记，作为观测钢轨爬行的观测点。２、测标法测标法是标定轨长法的演进，它克服了钢轨与普通钢尺的线胀缩系数差异、测尺的差和其它人为误差等缺点。在焊轨厂的配轨车间，对处于自由状态的25m标准轨设标距为24m，测标是打在轨头非工作边侧面，直径不大于0.5mm的冲眼，然后将设标轨焊于长轨条中，每250m设测标一组。现场铺设后，仍用原设标钢尺或经检验的钢尺，检测施工锁定轨温。当轨温变化到T时，测定24m的尺长与钢轨标距之差，可视作钢轨未实现的伸长量，同理可计算得锁定轨温。应力法钢轨锁定般轨温是零凝应力轨温甲，那末通贸过检测钢痕轨中的温摇度应力即咏可监控锁耻定轨温的会情况。目前，链如何能队直接准裁确测量绿钢轨温亲度应力委，仍然返是个技页术难题盛，各种和直接检月测温度再力的仪怨器设备特，至今先仍很少标能达到抛实用水柏平。因庄此，应柜力法检份测锁定那轨温，征尚未进慈入阶段。跨区间无罪缝线路纵骄向力（温撇度力）的歇调整一、应析力放散超长无缝愤线路因取疯消了缓冲信区，因而启应力放散现时，不可惧能通过更殊换不同长洗度的缓冲梢轨来补偿胡无缝线路衫的放散量芦，只能锯终切钢轨，避预留“开口量”，采用液思压钢轨拉润伸器张拉态钢轨和撞镰轨实现应淋力放散。为达到押放散均兴匀、彻青底，要铅求张拉艺钢轨时兴，必须浓将长轨环条搁置撒在滚筒温上，并军每隔100蝴m设置钢轨怜纵向位移樱观测标记向，测量放分散量。当拍液压拉伸赔器张拉钢麦轨达到计厨划放散量哪时，立即乎拆除滚筒天，拧紧扣法件。与此蚁同时，在翠钢轨锯切付处用铝热澡焊焊联钢议轨，因而喂锯切钢轨笼还应考虑术铝热焊的姜预留焊缝浆。我国采像用的是携结合大董修的时脑候进行次。步骤：１、先霸将２００m或４００m的长轨摘条由运裤轨小车奇运到线叫路两信边。２、长英轨条在皂现场实胞地焊接也成需要谣的有限尤长的长猜轨条。３、焊诱好长轨堵条后，鼠封锁线滤路（开挣天窗）脂，用换倦轨车来谊完成旧螺钢轨的般转移和昌新轨条已的搬入煎。４、锁定松。移动式最气压焊崇、铝热净焊一、普通鸣无缝线路仁的铺设第三节贼长轨音条的焊谈接二、跨丢区间无写缝线路医的铺设连入铺设法铺设作业轨温与设计锁定轨温范围相符合时，所采用的铺设方法。跨区间或区间无缝线路采用连入铺设法时，本次正要铺设的单元长钢轨的锁定和上次已铺设的单元长钢轨的焊连同时完成，因此又叫“一步法”。插入铺设法在任意轨温下施工。本次铺设的单元长钢轨的锁定与上次已铺单元长钢轨的焊连分别进行，因此又叫“两步法”每个作业俩时间内完农成铺设的待长钢轨的锁的长度单元长钢饱轨连入铺设法施工质量：温度力分布均匀。施工天窗：时间较长。施工季节性：适宜春、秋季，轨温状态稳定，容易获得适宜的施工天窗。插入铺设法施工质量：温度力分布不均。施工天窗：总时间加长，行车也大为干扰。施工季节性：夏、冬两季。连入法划和插入烤法的比棵较长钢轨焊密接工艺移动式气拦压焊电接触虎焊铝热焊质量好谨，现场利焊质量好，方厂焊质量差勉，现场婆联合接头弦、原位旋焊复法专用设环备：压机盾、加热崭器、直吹轨机。通用设备：氧化瓶膀、乙炔、屠液化石油苍器瓶、减王压器。冷却设刑备：冷却水煮泵、液秀压设备慈、油泵风。气压焊接粉缺陷的原华因及防治钢轨的焊嫩接，有时打会产生外慎形或内在让的缺陷。一、外形斗缺陷糖外形缺帝陷主要有州：前后不更直，如硬惠弯、错牙摧、扭曲等沟；打磨不脂平，如不雀圆顺、打册磨过量、顷打磨欠量路等。煤外形缺辫陷产生的着原因有二亩：(1)挑选钢没轨不严肉，使对务接钢轨划断面的涨尺寸误把差大于稍规定标恩准，或勤对接时滑未严格刘执行工悉艺要求俩，对接良时形成涂较大偏筛差。(2)对锉头鸦、打磨总、调直患的工艺派掌握不撑严，没登有达到膨规定标僻准。二、内朋在缺陷搬内音在缺陷斧主要有男：光斑求、过烧鞠、凹陷远等。1．光旬斑光斑属慰未焊透馒现象，泡它是常纳见的一剪种缺陷月。光斑静处手感丽光滑，废呈银灰羡色，焊岗道出现彩光斑的民钢轨抗卡冲击性盘能显著缩慧下降。陵另一种更光斑呈体半焊接搬状，其望断面呈太灰色，页手感不讲光滑，谣且有一犹定强度搂。产生策光斑的果原因如六下：(1)钢轨端面错处理不洁挨，或受油锻、烟、水谷、尘、锈遵污染；(2)顶锻力露不足或压过大，推顶锻与熄加热温户度配合谷不当等枪；(3)加热器火栽孔不标准爹或摆动偏匹移，以致京加热不均中匀；(4)火焰使木用不当兵，有烟雕或氧化德火焰；(5)火孔受朋堵，气厚流不正席常或不掘稳定，狐或气体哀中含有租杂质；(6)对接的钢馆轨材质不魂同。2．过忽烧过烧多出祝现在轨底反两脚，严再重者可烧沉穿。其外骂形呈裂缝削或蜂窝状霸，重者可朵目视分辨画，轻者用泥放大镜观阔察。轨脚愤处产生缺轮陷，将使间钢轨强度搂显著降低痕。其成因如氏下：(1)加热器被局部火谎孔扩大扣，超出炮标准；(2)加热器安主装不正，运加热时间奸过长；(3)火焰气流赶调节不当斗，形成气润化性火焰苏或气体压宵力过大。3．轨底脚挑凹陷优轨底凹时陷既影响得外观又影冰响强度。斧产生的原先因如下：(1)加热时晌间过长窃；(2)加热器咱位置不谨正，或形火孔不蚁正常；(3)对接时奖钢轨不效平直，弓原钢轨抵有低头牌未经调劳直。4．其他缺少陷真如集热裂、气延孔、切亏失、横纹、衡焊道晶粒炕粗大等。歇产生原因分如下：(1)工艺不融严格，阿打磨操眯作不当偶等；(2)加热温度助高、时间嗓长，加热驾器位置不沃正，或火寄孔不正常阶；(3)正火工艺怜掌握不严喉，如时间塞不正常、次正火温度喜过高或未桶达变态温的度就进行讲了正火等接触焊接梅缺陷形成雾的原因一、几父何形状纷不良机械磨损提、安装不竿正、支承霸轨不平、自焊机刚度轧不足因顶馋锻而变形夕、顶锻力窃不在同一疫轴线上、激导轨松弛是等，均有勾导致接头唱几何形状男不良的可命能。二、未滚焊透1．钢轨预译热温度不产够；2．连续笛闪光过帽程不稳串定；3．顶锻速筒度过低或会顶锻时断捎电过早；4．顶锻力呀不足或顶乐锻时钢轨痛在钳口内裙有滑动5．变压披器的级葵数过高末。三、夹脚渣闪光过六程不稳盟定、烧睬化不够贪、顶锻趁力不足田或速度必过低，磨均有导超致焊缝分夹渣的落可能。四、过烧耕或局部烧哭伤加热过量趣、焊接时尽间过长、换有电流顶锁锻时间太农长，均能揪导致过烧奇。局部烧番伤多发笛生在钢雁轨与电纠极接触付的部位矿，尤其谨轨底容糖易烧伤错。形成期的原因酸是：电垒极清扫叉不彻底满、有残雪渣残留悠、电极遮磨损不恩均匀、雅钢轨打旬磨不平逮、夹紧喘力不足壳等，导商致接触陈不良，惹接触电惕阻增大脂，以致年局部烧畏伤。五、无光牺泽斑点无光泽斑颂点是常见典缺陷，它逮严重影响陷焊接强度达。在焊接碧过程中，庄顶锻力过掀小、闪光荷过程中产凑生的火坑顿不能封闭叔、连续闪富光过程不翠正常、空刮气侵入而扶氧化或火牛口过大引副起氧化等溜，都能导华致这类缺糖陷的形成效。六、疏道松疏松一沸般发生裁在焊缝牢两边1－2mm的半熔化老区。钢轨五加热过量唐、焊接时寻间过长、桶高温加热怠区过宽等堡。铝热焊押连入焊胡接（只有移移动式气压素焊的70%热量）采用铝遍热焊连葛入焊接拆，也要率区分三扬种不同捡的施工侧过程中友的轨温摔情况。a．施工磁过程中竿轨温比厕较稳定预留轨驳缝宁小迎勿大。削新钢轨砖拨入后京，先锁恒定轨端25m，然后将岗轨端多余之的长度锯宵掉，准备染焊接。b．在升抄温情况腰下进行抽连入焊甲接施工过益程中，芬轨温处烛于上升冶阶段，火此时预俭留轨缝粘值可以知稍大一像些。新泡轨拨入述后，轨招端25m一段锁颠定。若妄预留轨职缝过大踩，可用价撞轨法备调整，耻然后进银行铝热屡焊。c．在降胜温情况垒下连入奖焊施工过答程中，畅预留轨溪缝值可筑稍小些熟。用拉豪伸机拉变伸到位扬，并在欲保压状眉态下进盘行施焊役。线路的养均护维修，屋坚持预防粉为主，修养并料重的原屯则，贯晚彻状态产修的方熄针，采取大型韵养路机械锯综合维修+季节性重点工作+临时补修毙的维修管吓理模式。第四节存无尤缝线路动养护维圈修管理一、轨道敲动静态检示测轨道质量话的检测，震其主要内嫩容包括轨烧道整体状黄态和轨道戏零部件状坚态。轨道整体匪状态主要扯是指轨道形几何尺寸奶，如轨距那、水平及峡三角坑、省方向、高滑低。轨道零扯部件主违要是钢临轨状态过，包括轨轨头磨壤耗、轮妙廓尺寸扰、轨面窜短波不惜平顺(波磨和凤接头不茧平顺)以及轨乐头内部天核伤和贷外表伤候损等。轨道检测银按检测时裙的工况分许为静态检悔测和动态固检测。静态检测亦沿用于手炭工检测工她具进行；涌而动态检牛测则以轨蛋道检测车碎，波磨测样量车或钢停轨探伤车链对轨道几贱何尺寸，贞钢轨波磨惨以及钢轨苗伤损等定塘期对轨道耐检测。在跨区间体无缝线路竖上，应充摄分利用动睬态检测手蹲段指导状兄态修。利衔用好轨道裕检测车的翅检查结果刮，变昔日半的检前修林为检后修宣。轨道动间态检测较睛静态检测阁内容更全坚面，结果采更真实有醋效地指导疫现场的维擦修工作。二、胀轨兰跑道及钢酱轨折断的详预防与处蒙理1、预防醋胀轨的下主要措缩慧施遵循“一准、煌二清、哈三测、愤四不超羞、五不奏走”的原宜则一准：准确掀掌握实红际锁定抬轨温。二清：综合维鹅修、成段钩保养作业阁半日一清脑，零星保此养、临时脂补修一撬辈一清。三测；作业前痒、作业中湾、作业后燃测量轨温饥。四不超：作业不胃超温，扒箱碴不超长删，起道不诉超高，拨尖道不超量五不走：拔开道跳床不回填压不走；作询业后道床削未夯拍不用走；未组温织回检不芝走；线路牢质量未达克到作业标塞准不走；呼发生异常习情况未处装理好不走2、胀轨跑意道的处理无论作业盾中或作业象后，发现就线路轨向融不良，用10m弦测量两营股钢轨的尖轨向偏差茂，当偏差哭矢度平均芽值达到10mm时，必黎须设置艘慢行信排号，并宁采取夯钱拍道床饺、填满凡枕盒道招碴和堆岔高碴肩良等措施却。当两股邪钢轨的捞轨向偏毅差平均杂值达到12mm，在轨温慰不变情况眠下，过车弓后线路弯董曲变形突曾然扩大，矿必须立即厉设置停车袄信号，及盗时通知车底站，并采痛取钢轨降刮温等紧急遣措施，消办除故障后爪放行列车罚。发生胀轨磁跑道后，瞎可采取浇棍水或喷洒喂液态二氧俗化碳的办兵法降低钢鄙轨温度。轨温降低霞后方可拨问道。曲线地宜段拨道钓只能上船挑，不浙宜下压刷。拨道伏后必须捷夯拍道例床，限授速放行然列车，驱并派专消人看守躲，待轨恋温降至食接近锁收定轨温调时，再芦整正线团路和恢严复正常劳行车速践度。无缝线概路发生做胀轨跑值道时，渔应对胀说轨跑道冰情况做嗽好登记翻。2、钢轨沙折断修经复目前我国畏无缝线路扩钢轨折断帮修复沿用掀紧急处理—临时处理—永久性卸修复的质模式。通常经扔探伤检贴查发现纹重伤，狭养护单堤位为确炮保安全薯，多采决取临时寺处理，认即锯切肠钢轨破羞损部分丝式，插入易不短于4．5m长的同类否型钢轨，庙用接头夹阀板、M24、10.乔9S级螺栓徒拧紧，著在短轨辰两端各50m范围内拧番紧扣件。在高速铁悔路上不可欲能想像仍突采用这种草插入短钢棚轨进行临难时修复。欧洲、XX高速铁伸路上推芝广采用“原位焊尼复”。所谓“原位焊复”是对伤闯损钢轨命进行永猴久性修催