鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術研究

劉超

摘要：隨著近些年鐵路事業的快速發展，無縫線路已逐漸成為我國的主導線路。在無縫線路建設中，應力放散與鎖定是一項必不可少的施工技術，其施工水平會對整個無縫線路的質量造成直接影響?；诖?，從應力放散的前提條件與基本要求入手，對鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術進行研究。

關鍵詞：無縫線路；應力放散與鎖定；技術研究

0? ?引言

所謂無縫線路，也被稱為長鋼軌線路，指的是將數根標準鋼軌焊接到一定長度，以此鋪設而成的鐵路，是一種重要的軌道結構技術。因受施工條件、施工季節等因素的影響，無縫線路的鋪設統稱很難對設計鎖定軌溫進行鎖定，由此對相關養護維修工作造成很大困難。因此，有必要開展對鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術的研究。

1? ?無縫線路進行應力放散的前提條件

無縫線路進行應力放散的前提條件包括以下7點：一是線路鎖定的實際軌溫處于施工設計的鎖定軌溫區間之外，或者線路左股軌條與右股軌條在鎖定時的實際溫差超過5℃。二是線路鎖定軌溫不準確或不清楚。三是相同區間內單元軌條的鎖定軌溫最高值與最低值相差超過10℃，全區間與跨區間的相鄰軌條存在超過5℃的鎖定溫差。四是維修或鋪設過程中的作業方法存在失誤，導致無縫軌條出現異常伸縮。五是無縫線路道岔或固定區出現了較為明顯的不均勻位移情況。六是夏天無縫線路軌向碎彎較多。七是在經過專業測試后，發現線路存在嚴重的溫度力分布不勻情況[1]。渝利鐵路無縫線路鎖定軌溫設計如表1所示。

2? ?無縫線路應力放散與調整的基本要求

在正式開始應力放散之前，應制訂合理、完善的安全措施與施工計劃，將料具準備齊全，并做好人力組織，完成充分的施工準備。在拉張或串動長鋼軌時，需要注意采取措施、及時支墊滾筒，嚴禁采取硬性撥入、強行撞軌等粗暴做法。

為了降低對線路的封鎖和緩沖區換軌次數，放散與調整應力工作可以與處理線路爬行、重傷鋼軌、重傷焊縫等病害的作業同時進行。在放散應力時，應當每隔400m左右設置一個撞軌點，以此來確保能夠均勻地對長鋼軌進行應力放散。最好每隔100m左右設置一個位移觀測點，并確保觀測樁牢固、齊全、易于觀測且不易損壞。

在完成應力放散和調整的施工之后，應根據軌道在鎖定時的實際溫度，及時進行位移觀測標記，并對有關技術資料加以修正。放散與調整線路應力的方法應按照具體情況決定，可使用應力調整器與滾筒?？捎脩φ{整器或列車輾壓法，對長軌節予以張拉并輔以撞軌放散。要求線路的放散總量要達到一定程度，整個鋼軌線路的應力放散要保持均勻，并精確鎖定軌溫。

3? ?鐵路無縫線路應力放散的方法

無縫線路一般是借助長度控制或溫度控制來實現應力放散的。其中，溫度控制是在軌溫處于適當范圍對鋼軌進行伸縮處理，以此來消除鋼軌內存在的溫度力，然后再對整個線路進行重新鎖定。而長度控制則是通過施加外力來迫使鋼軌進行伸縮，等到將伸縮量調整到預定數值之后，馬上進行線路鎖定，對應的方法有撞軌、列車碾壓、滾筒放散等[2]。

3.1? ?滾筒放散

需要先松開鋼軌扣件，然后在軌枕上放置滾筒，以此來取代墊板為鋼軌提供支撐，將原本的軌底滑動摩擦轉變為滾動摩擦，從而有效減輕放散阻力。等到鋼軌溫度達到設計鎖定軌溫范圍之后，取出軌枕上的滾筒，及時進行線路鎖定。

線路應力發散所使用的滾筒主要分為兩種，即直接用圓鋼或鋼管鋸成的圓棍和帶支架的滾筒。使用時，將圓棍放到軌枕與軌底之間，從而實現放散應力的效果。這種應力放散方法需要對鐵路進行中斷行車，且需要較長的施工時間，額外配備足夠的滾筒。其優點是可以較為均勻完成應力放散，并能準確鎖定軌溫。

3.2? ?碾壓放散

施工時要先松開螺栓、接頭扣件和適當中間扣件，去除所有的防爬器，借助列車通行產生的振動與碾壓效果來迫使鋼軌進行伸縮，等到伸縮程度達到預計量之后予以線路鎖定。根據在具體施工對列車運行方向的不同，碾壓放散法可以大致分為兩種。

3.2.1? ?順向碾壓法

在順向碾壓法施工中，列車運行始端伸縮區的扣件應當保持不動，松開終端的緩沖區適當中間扣件、正向防爬器與接頭螺栓，通過溫度力與列車的振動來強迫軌道朝著一端伸縮，從而實現放散應力的目的。

3.2.2? ?逆向碾壓法

而在逆向碾壓法的施工中，需要讓列車運行終端伸縮區的扣件不動，松開始端緩沖區的反向防爬器、接頭螺栓以及適當的中間扣件，并將正向防爬器反復打緊，借助列車行駛帶來的振動強迫鋼軌朝著反方向伸縮，從而有效實現應力放散。通這種方法能夠將順著列車運行方向出現位移的鋼軌推回原位，其更適合應用于存在較大爬行量的無縫線路。

3.2.3? ?兩端放散法

除此之外，還可以使用兩端放散法。施工時在固定區中間位置，一端進行逆向碾壓，等到完成應力放散目標后及時鎖定線路，另一端則進行順向碾壓。這種施工方法比較適合于兩端緩沖區存在較大軌縫，且軌縫之和超過計劃中的應力放散量。在單線的鐵路無縫線路應力放散施工中也可以使用這種方法。

相比于滾筒放散，碾壓放散法的優點在于無需中斷行車，但其同樣需要較長的施工時間，且難以實現對應力的均勻放散，完成預計放散目標時，鎖定軌溫會普遍高出預計范圍，放散效果相對較差[3]。

3.3? ?撞軌放散

這一應力放散方法需要封鎖線路，施工的時候要先緩沖區接頭螺栓以及所有扣件，向著鋼軌應力放散的方向施以撞擊，膠墊與軌道底部之間的摩擦力會在外力的作用下被壓制，并強迫無縫線路伸縮。不過，這種方法往往需要較多的勞動力，且需要配備相應的撞軌器。另外，最終放散出的應力基本都集中在撞軌器周圍，而鋼軌其他位置則缺乏均勻的應力放散，這也很容易導致鋼軌內部出現新的溫度力。

在對鐵路無縫線路進行應力放散施工的時候，可以按照實際條件使用或滾筒結合拉伸或配合進行撞軌。調整無縫線路的鋼軌應力，則比較適合用列車碾壓法。

4? ?應力放散鎖定質量控制

4.1? ?前期準備

單元軌節的應力放散必須等到道床進入初期穩定階段之后才能開展工作。且在應力放散的過程中，要注意做到夠、準、勻。

在進行應力放散施工之前，需要對當地的軌溫變化予以充分掌握，按照其軌溫變化的客觀規律，科學設計鎖定軌溫并合理選擇施工時間，在鎖定單元軌節之前還需要根據設計要求做好對位移觀測樁設置。

4.2? ?質量控制措施

放散線路應力時，每隔100m左右設置一個位移觀測點，以此來對放散過程中的軌道位移量進行認真觀測，確保鋼軌的應力能夠均勻放散。在完成對無縫線路鎖定軌溫的重新設定后，每個位置的實際軌溫值都要保證處于設計鎖定軌溫區間之中。

應力放散施工中要注意認真檢驗，等到確認各處發散量均勻后才算完成任務。對于曲線軌道，其內股的實際鎖定軌溫不能超過外股鋼軌。在完成鎖定之后，應扣緊Ⅱ型彈條扣件，確?？蹓毫Σ怀鰡栴}，并旋緊Ⅱ型彈條的段螺帽。若螺帽是以機械設備自動旋緊，則之后還應進行二次人工復擰。

5? ?放散施工流程

線路應力放散鎖定流程如圖1所示。

5.1? ?準備工作的展開

在正式開始施工之前，要先確認應力放散所需的撞軌器、鋼軌拉伸器等工具是否準備完全，并沿無縫線路做好施工做需要的各種位置標記工作。按照鋪設軌溫的不同來設計合適的施工方法。對于鋼軌的軌溫測量要由專業的技術人員進行，軌溫的測量方法如下：分別在單元軌條兩端用6塊同類型的軌溫表進行同時測量，取留著的測量平均值。需要注意的是，軌溫表統一放于軌腰背光處。

5.2? ?扣件的拆卸工作

將已完成應力放散工作的線路末尾50cm長度范圍，以及需要進行放散操作的軌道單元內的全部扣件拆卸下來。為了防止丟失，拆下的扣件需要統一放好。大概每隔20根軌枕的距離，在軌道底部放置一個滾筒，注意對滾筒的放置要保持均勻，以此來確保整個鋼軌都能夠自由伸縮。

5.3? ?鎖定軌溫的檢查

對于長鋼軌而言，其鎖定軌溫變化的檢查可以通過設置相應的位移觀測樁來完成。借助對鋼軌長度具體變化的觀測，能夠有效計算其鎖定軌溫的實際變化，進而確定需要進行應力調整或放散的區段。

在面對普通無縫線路時，如果其軌道距離在1km以下，位移觀測樁的設置數量應在5對左右。而若長軌條超過1km，則至少要設置7對位移觀測樁。倘若固定區的長度較長，還可以適當增加觀測樁的對數。

針對超長型的鐵路無縫線路，若單元軌條長度在1.2km以內，可以簡單設置6對觀測樁。而如果軌條長度超過1.2km，則至少需要7對觀測樁，并視具體情況酌情增加。

5.4? ?撞軌器的安裝和線路的檢測

在需要施工的單元軌節中平均擺放2～3臺撞軌器，然后反復對鋼軌施加撞擊，并用鐵錘手動敲擊軌腰（切記不能敲擊軌頂面和軌頭），確保軌道能保持自由伸縮，然后對每個點位的軌道位移量變化進行仔細觀測。

如果發現各觀測點以及鋼軌末端的位移情況出現反彈，就意味著鋼軌狀態已進入自由伸縮的階段，此時即可停止對鋼軌的撞擊。如果始終未出現這種變化，便需要認真檢查使用的滾筒，防止出現因為滾筒脫落、傾斜等造成撞擊力度不足[4]。

5.5? ?拉伸器的安裝

首先，將滾筒放到發散施工的預定位置，然后開啟撞軌器，使其順著設計的應力放散方向對反復撞擊鋼軌，確保鋼軌可以自由收縮。檢測軌道在此時的溫度，對比設計鎖定軌溫，根據二者間的溫度之差，計算施工中所需將鋼軌拉伸到何種程度。

在需進行拉伸的鋼軌兩端安裝拉伸器，借助對鐵路長軌條的均勻拉伸，以此來增加其零應力軌溫水平。在完成對長軌條的拉伸要求后，需要繼續用撞軌器撞擊軌道，等到各點觀測到反彈量出現之后，才能停止撞軌工作。

分析對各觀測點的位移量變化情況，如果其變化表現為均勻的線性關系，則代表線路的應力放散已達至均勻，此時即可拆除滾筒和撞軌器，把長鋼軌重新放回承軌槽，然后予以鎖定。

5.6? ?軌溫的鎖定工作

在完成對無縫線路的應力放散與鎖定后，還要注意做好相應的標記工作，為縱向位移觀測在在軌道上的合適位置設下相應的“零點”標記。復原拆卸下的扣件，并記錄重新鎖定的日期以及鎖定時的實際軌溫，將其一同寫入完工資料。等到完成對整個線路的鎖定后，還要在鋼軌內側標記上此次的鎖定軌溫。

6? ?結束語

在無縫線路建設中，應力放散與鎖定是一項必不可少的施工技術，其施工水平會對整個無縫線路的質量造成直接影響?；诖?，本文從應力放散的前提條件與基本要求入手，對鐵路無縫線路應力放散與鎖定技術進行研究，所得成果可為相關人員提供參考。

參考文獻

[1] 楊偉.包神鐵路東勝站至巴圖塔站換鋪無縫線路施工工藝

研究[J].工程建設與設計，2023（6）：174-176.

[2] 趙鋒.無縫線路應力放散與鎖定技術在烏將鐵路擴能改造

工程中的應用[J].工程建設與設計，2022（14）：144-146.

[3] 許萍萍.重載鐵路換鋪無縫線路施工及關鍵技術分析[J].工

程建設與設計，2022（9）：182-185.

[4] 周煒煜.無砟軌道無縫線路施工技術與實施要點之研究[J].

中國設備工程，2022（6）：208-209.