二 存在问题
无缝线路轨道结构由传统的长轨无缝线路发展到高速铁路区间和跨区间无缝线路,铺设上更需要解决全新的施工技术和轨道验收标准的问题, 从300m长轨节基地焊接、现场铺轨到无缝线路锁定和打磨整理, 需要解决轨道施工的技术水平和工艺设备要求得到全面提高的问题。
三 因果分析
（一） 轨条布置
高速铁路无缝线路轨节单元长度根据线路和施工条件等综合确定, 一般取1000～2000m, 但最短≦200m。一般情况下,设计中基地焊接长轨节按300m以上考虑, 即100m定尺轨在焊轨厂或焊轨基地焊接成长500m以内的长轨节,运抵现场后再进行单元焊和锁定焊。轨节单元的焊接接头应尽量出现在过渡段范围内、桥台前后各50m、跨度>64 m桥跨的两端各30m范围内、隧道内距隧道口200m范围内的等轨温变化较大、钢轨承受较大附加纵向力的地方。
（二） 锁定轨温
跨区间无缝线路的设计锁定轨温应根据气象资料、无缝线路的允许温升和允许温降确定, 并满足桥上无缝线路的断轨检算要求,同时还应满足相邻轨节单元间锁定轨温差≧5℃、左右股锁定轨温差≧3℃、同一区间内轨节单元的最高与最低锁定轨温差≧10℃的要求。
1、 区间路基上无缝线路设计锁定轨温
设计锁定轨温一般由强度条件和稳定性条件确定,由公式(1)计算:
Te?(Tmax?Tmin)/2?([?Td]?[?Tc])/2??Tk
式中
Τe------设计锁定轨温; ------当地历年最高轨温; ------当地历年最低轨温;
------设计锁定轨温修正值, 一般可取0℃~5℃ ;
TmaxTmin?Tk[?Tc]------允许温升,一般由稳定性条件和强度条件计算确定:
,其中E为钢轨的弹性模量;?为钢轨的线
[?Tc]?([P]?2?P)/(2EF?)膨胀系数, 取11.8?10?6[P]?P/1.3;F为钢轨的截面积;为允许压力,P为钢轨临界温度力, 由“统一公式”计算确定;?P为钢轨纵向附加力, 对于路基地段的无缝线路,
[?Td][?P]?0。
------允许温降, 一般由强度条件计算确定:
f[?Td]?([?]??d??)/(E?),其中
[?]为钢轨允许应力;
?d为钢轨动弯
应力;为钢轨附加纵向应力,对于路基上的无缝线路,
?f?f?0。
2、 桥上无缝线路设计锁定轨温
桥上无缝线路设计锁定轨温的计算, 首先应根据《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》计算附加力,由强度和稳定条件确定允许温升和允许温降, 然后确定锁定轨温并进行断缝值检算。桥上无缝线路钢轨断缝值由式(2)检
算:
??EA(??T)??[?]2(2)式中的
E为钢轨的弹性模量值;
A为钢轨的截面积;
?为钢轨钢的线膨胀系数;
?T为无缝线路钢轨最大温降;
?为线路纵向阻力;
[?]为允许断缝值, 高速铁路轨道取7cm。
3、 隧道地段无缝线路设计锁定轨温
隧道内距隧道口200m范围内无缝线路的设计锁定轨温应与两端区间无缝线路设计锁定轨温一致。隧道出入口处轨温过渡段应根据温度力计算加强锁定。跨区间无缝线路设计锁定轨温确定时,应避免出现轨温频繁变化的情况, 一定范围内的锁定轨温应根据最不利条件(如大跨度桥梁、道岔等)确定,全段尽量采用统一的锁定轨温。同时应满足设计锁定轨温上、下限的要求,即上限
Tm = Te + ( 3 ?? ~ 5 ?? ) 、下限Tn= Te - ( 3 ?? ~ 5 ?? ),设计锁定轨温上、下限应满足公式(3)要求:
Tmax?Tn?[?Tc]Tm?Tmin?[?Td]
（三） 设计检算
设计锁定轨温确定后，应对桥上无缝线路的强度、稳定性和断缝，以及对道岔区无缝线路的强度、稳定性和伸缩位移等进行检算。桥上无缝线路检算应根据桥梁类型、轨道结构等计算桥上无缝线路的伸缩力和挠曲力; 道岔区无缝线路应计算基本轨附加纵向力,具体检算分别按轨道强度理论、稳定性
理论和相应规定进行。
四 解决办法
高速铁路无缝线路的成熟技术为无碴轨道体系,铺轨施工均采用新建铁路一次性铺设。一般在焊轨基地设焊轨作业流水线, 用GAAS80/580 直流闪光接触焊机将100m定尺钢轨焊接成300m长轨节。在无碴轨道的混凝土底座施工完成后, 采用长轨节运输车和长轨节推送车将300m长钢轨配对推送至待铺轨的混凝土底座上, 完成长轨节放送。待轨道板铺设和调整完毕, 且CA砂浆浇筑48h后, 将300m长钢轨收放至板式轨道承轨槽内, 安装轨道扣件, 并进行轨道调整。一周后用K922 移动接触焊焊机进行单元轨节以及锁定焊接, 形成跨区间无缝线路。最后对全段线路轨道进行调整、打磨等, 以确保达到客运专线轨道线路高平顺性和稳定性控制标准。
（一） 300m 长轨节基地焊接
钢轨进入焊接基地后, 存放于具有移动式龙门吊的钢轨存放场地。钢轨卸车后应对钢轨进行超声波探伤检查, 对检验合格的钢轨进行同温条件下的长度丈量, 按长度配对并统一编号, 在自动作业流水线上按顺序焊接钢轨。基地长轨节焊接必须采用闪光焊, 焊接前需对钢轨进行钢轨校直、除锈和预热等预处理准备作业, 校直的目的是保持钢轨的平直度和消除轨头硬弯; 钢轨除锈是为了保证焊机的电极与钢轨有良好的导电性能; 预热可以使钢轨焊接到达理想的施焊质量。钢轨接头基地焊接采用GAAS80/580 直流闪光接触焊轨机焊接, 经对中、调尖峰、闪光、顶锻、推出工序将短轨焊接成设计长度的长轨节。钢轨焊接过程中,钢轨伸出长度、闪光流量、闪光初速、闪光末速、焊接时间、接触压力、夹紧压力、顶锻压力等工艺参数是保证焊接质量的关键, 不得随意变动。焊接接头轨温降到500℃以下后, 应利用正火机把
接头重新加热, 加热宽度应以焊缝为中心60~100mm, 轨头加热温度900℃±20,轨底脚加热温度800℃~900℃, 此工艺称为正火。对已焊接钢轨应在焊接接头范围内进行钢轨截面的初次粗打磨; 然后使用FMG-22/2型电动手推摆式钢轨仿形打磨机对焊头左右500mm范围内的轨顶面和工作边进一步细磨, 使钢轨工作面的不平度≤0.3mm/m。最后对接头焊缝逐一进行超声波探伤检测验收, 将焊接合格的300m长轨节统一存放在成品轨节场, 以备铺轨使用。
（二） 300m 长轨节运输及铺设
300m长轨节装运设备包括19台2t固定龙门吊、CPG500型长轨节运输车、DF4型内燃机车或重型轨道车等。在焊轨基地通常用固定龙门吊联合起吊装车,封锁紧固后由机车牵引运至施工现场。铺设长轨节时, 首先准备好滚筒、胶轮小推车、钢轨拉伸器、临时钢轨接头等工具, 随铺轨前进方向编组的长轨节推送车到达铺轨现场。在底座混凝土上布设滚筒形成长轨节输送通道后, 用长轨节推送车上的卷扬机将长轨节由长轨运输车组拖出, 再通过钢轨分离装置, 将两根长轨节分为1435 mm间距, 使用钢轨推送装置向前推送长轨节, 再由滚筒形成的输送引道上向前推送, 直至长轨节推送就位。长轨节推送就位后, 利用钢轨拉伸器调整轨缝, 移出滚筒，使长轨节落入底座混凝土上预埋的螺栓槽内, 安装临时钢轨接头，将长轨节与底座混凝土进行临时固定, 并将轨距调整为标准轨距, 完成长轨节就位。然后按工序进行后续长轨节铺设。所有300m长轨节推送就位后, 由最后一对长轨节开始, 将轨距从标准轨距调整为3100mm,然后接铺长度100m左右的工具轨,进行轨道板铺设作业。轨道板运输采用轮轨式运板车, 铺板机由长轨节铺设的反方向进行轨道板铺设就位, 经过精确调整后, 浇筑CA砂浆。待CA 砂浆的强度达到规定强度后(一般需48h),利用收轨器将轨距为3100mm的长轨节依次收缩并回落到轨道板的承轨槽内, 安装轨底垫板, 调整轨距后紧固扣件锁定钢轨, 完成铺轨作