無縫線路鋪設
摘 要：無縫線路是軌道結構的一次大變革，它以無可爭議的優越性得到各國鐵路的認可。在此我簡單介紹有關無縫線路鋪設的相關知識。
關鍵字：焊接 長鋼軌 無縫線路 調整鎖定
無縫線路(continuous welded rail)用焊接長軌條鋪設的軌道，因為長軌條沒有軌縫而得名。當代無縫線路是世界各國鐵路發展的方向，在鐵路發展史上具有里程碑的意義。下麵是一次性無縫線路施工作業程式：
1.術語介紹
1.長鋼軌
超出標準長度的鋼軌(其中包括廠焊鋼軌)。
2.單元軌節
一次鋪設鎖定的連續軌條。
3.長軌條
用廠焊長鋼軌焊接而成，達到無縫線路設計所需長度的鋼軌。
4.設計鎖定軌溫
根據氣象資料和無縫線路允許溫升、允許溫降，計算確定的無縫線路鎖定軌溫。
5.鎖定作業軌溫
單元軌節鎖定作業時，始端、終端鋪入承軌槽內，兩次測量軌溫的平均值即為鎖定作業軌溫。
6.實際鎖定軌溫
無縫線路溫度力為“零”時的鋼軌溫度。
7.鋼軌膠接絕緣接頭
由膠粘劑膠合的鋼軌絕緣接頭。
8.線路基樁
為控制、核查線路設計中心線和高程而設置線上路一側供施工和養護維修使用的標樁。
9.鋼軌預打磨
新建無縫線路開通運營前為避免鋼軌表面微小缺陷的發展擴大，對全線鋼軌工作面進行的打磨。
一.基地焊接長鋼軌
焊接是鋪設無縫線路的重要環節，其幾何外形尺寸的平順性和內部品質，是保證無縫線路正常運行的關鍵。首先介紹三種最常用的三種焊接方法：
1.接觸焊
接觸焊又稱電阻焊，是將待焊的鋼軌固定在焊機的相對夾鉗內，向軌端通以強大的電流，當電流通過軌端接觸面時，由於該處電阻很大產生大量的熱量，把軌端加熱到塑熔狀態，此時迅速擠壓，把兩根鋼軌焊接在一起。下圖為接觸焊意圖：
2.氣壓焊
氣壓焊是用氣體(乙炔+氧氣)燃燒的火焰加熱軌端，當溫度達到1200°C左右時，在預施壓力擠壓下把鋼軌焊接在一起。其工藝流程基本上和接觸焊相同。
3.鋁熱焊
鋁熱焊是利用焊接劑中的鋁在高溫條件下與氧氣有較強的化學親和力，從重金屬的氧化物中奪取氧，使重金屬還原，同時釋放出熱量，將金屬熔化成鐵水，澆鑄施焊而成。下圖為鋁熱焊示意圖：
鋼軌焊接之後需要進行一系列的檢測，符合品質要求的才能使用。
我國現在標準軌只有25m和12.5m兩種，在鋪設無縫線路時通常是在基地將標準軌焊接成500m的長鋼軌，再將長鋼軌運至工地安裝，集體用鋼軌焊接列車焊接。
長鋼軌焊接採用基地接觸焊焊接。在長鋼軌焊接前根據設計要求編制配軌計畫表，並對標準軌進行品質檢查與驗收。長鋼軌焊接的工藝流程包括配軌、軌頭調直、截據軌、軌端處理、焊接、正火、寒風冷卻、鋼軌四向調直、焊縫打磨、焊縫探傷、驗收等過程。下表是鋼軌焊接接頭平直標準：
部位 偏差控制標準
接觸焊 鋁熱焊
頂面 +0.3，0 +0.3，0
內側工作面 +0.3，0 +0.3,-0.3
地面 +0.5，0 +0.5，0
道岔是鐵路的核心構件，也是鐵路安全的瓶頸，道岔焊接技術要求比普通鋼軌更高。下麵單獨介紹高錳鋼撤叉的焊接工藝。
高錳鋼撤叉經過水韌處理，重新加熱就會降低撤叉的機械強度，因此必須採用正確的方法和工藝來焊接。我國目前高錳鋼撤叉一般採用接觸焊。焊接時所採用的工作電流必須合適於穩定電弧和穿透力最低的電流值。電流過大會產生扁平焊波，過分的穿透能力會產生氣孔、裂紋和使母體金屬過分受熱而發生脆性危險。電流過低則焊絲沒充分熔化，易造成堆焊金屬脫落。因此需精確控制。
二.預鋪底層道砟
底層道砟採用道砟攤鋪機一次攤鋪成形，或採用其他布砟機配合碾壓機進行鋪設。根據鋪軌實際情況，選擇自卸汽車供砟或運砟列車供砟。底層道砟施工中能避免對路基床表層的擾動，底層道砟鋪設、整平、壓實之後鋪軌緊隨進行。其品質控制標準如下：
1.鋪設完成砟面應在縱橫坡度、寬度、厚度及中間凹槽等外形方面達到要求。
2.用3m靠尺檢查砟面平整度，允許偏差20mm。
3.底層道砟經壓實整平後，密度不低於1.6g/cm3。
三.鋪軌
底層道砟鋪設完成及橋面系施工完畢並檢驗合格後採用單枕連續鋪設法進
行鋪設長鋼軌作業，即用TCM-60或NTC型鋪軌機組將長鋼軌按一定 間距拖卸到到場上，軌枕按設計間距單根連續鋪設，收攏長鋼軌形成軌道。鋪軌作業流程如下圖所示。
作業程式要求：
1.鋪軌作業前應按設計要求精確測量線路中心線，並按鋪軌機作業要求用醒目顏色設置鋪軌機走行標示線或設置導向邊樁及鋼弦。
2.按枕軌運輸列車技術要求裝載長鋼軌和軌枕。長鋼軌裝車完畢後要保證其鎖定牢固，軌枕裝車時嚴禁發生碰損、裝偏、傾斜、漏墊支墊物等現象。
3.機車推送鋪軌列車進場時，運枕龍門吊應在鋪軌機上鎖定牢固。
4.在底層道碴上按縱向10 m、橫向3～3.25m間距成對布放拖軌滾筒，牽引車或長鋼軌拖放車在長鋼軌推送裝置的配合下，將長鋼軌沿滾筒拖放到線路兩側。
5.軌枕轉運宜分層進行，避免各運輸平車之間由於載重懸殊產生車面高差。
6.鋪軌機沿線路中心線勻速前行，軌枕佈設裝置按規定間距在平整的底層道碴上佈設軌枕。應避免在布枕前擾動破壞碴面的平整性。
7.軌枕佈設時將橡膠墊板放至軌枕承軌槽中。
8.收軌裝置在鋪軌機前進時自動將長鋼軌收入至軌枕承軌槽中，長鋼軌間用臨時聯接器連接，就位應準確，並避免碰傷軌枕預埋鐵座和長鋼軌。
9.長鋼軌就位後，安裝部分扣件，保證鋪軌機組安全通過。鋪軌機組通過後要及時補充扣件，並對施工現場進行收尾作業。
四.上砟整道
長鋼軌鋪設後要及時上砟整道，第一次上砟整道必須與鋼軌緊密銜接，以免軌節變形。上砟整道基本作業自上而下分三層進行。第一、二層 厚度宜為70~80mm，第三層為軌面標高調整層，其厚度宜為30~50mm。每層上砟後，採用整道作業車組進行作業。上砟整道基本作業的作業流程分為：三次補砟、四次搗固、五次動力穩定。道床經分層鋪設、起道、搗固、穩定後，其狀態參數應沿線均勻。
分層上碴整道施工基本工藝流程圖
五.工地鋼軌焊接
工地鋼軌焊接宜在整道基本作業完成、線路基本穩定後實施。工地鋼軌焊接一般有接觸焊、鋁熱焊和氣壓焊三種方法，宜優先採用接觸焊。
工地接觸焊施工基本工藝流程圖
1 工地鋼軌焊接宜優先採用接觸焊，道岔內及兩端與線路連接的鋼軌鎖定焊可採用鋁熱焊。
2 在正式焊接前必須按客運專線鐵路鋼軌焊接的相關要求通過焊頭型式檢驗，確定焊接參數，制定相應規程。
3 批量焊接生產過程中，應按客運專線鐵路鋼軌焊接的相關要求進行週期性生產檢驗，檢驗合格後方可繼續生產。
4 焊接設備操作人員應符合規定。
5 焊接設備操作應符合規定。
6 氣溫低於5℃不宜進行工地焊接。颳風、下雨天氣焊接時，應採取防風、防雨措施。中雨、大雨和風力大於4級時不應進行焊接作業。
7 氣溫低於10℃時，焊前應用火焰預熱軌端0.5 M長度範圍，預熱溫度應均勻，鋼軌表面預熱最高溫度不大於50 ℃。焊後應採取保溫措施。
8 承受拉力的焊縫，在其軌溫高於400℃時應持力保壓。
9 左右股單元軌節接頭相錯量不宜超過100MM。
10 工地鋼軌焊接應符合長鋼軌佈置圖，其加焊軌長度不得小於12M。
11 客運專線鐵路有碴軌道工地焊接完成後應做好工作：
1)檢查焊好的接頭，並打上焊接標記，填寫焊接記錄報告。
2)將軌道恢復到正常狀態並清理焊接現場。
六.線路鎖定
在長鋼軌焊成單元軌節後，道床基礎穩定，密度、軌面標高、軌向和水準已基本達到設計標準，且按照設計要求埋設鋼軌位移觀測樁後，進行線路鎖定。線路鎖定採用“連入法”逐段將單元軌節焊接、連鋪成無縫線路，即先將第一段單元軌節進行應力放散，予以鎖定，再將第二段以及以後的單元軌節與上一段單元軌節經過鎖定焊接、應力放散之後依次鎖定成無縫線路，以後作業過程相同。施工過程中，可根據實際情況採用滾筒放散法或綜合放散法。
滾筒法施工基本工藝流程圖
鎖定道岔時應注意以下幾點：
1.無縫道岔的基本軌和導軌的焊頭，應儘量可能採用廠焊，即預先用電接觸焊法焊好。
2.無縫道岔的應力放散、鎖定和終焊，應在道岔補砟整道之後進行。
3.道岔內各接頭的焊接，以及無縫道岔與區間無縫線路的最終焊接，均應在無縫線路設計鎖定軌溫範圍內進行。
4.尖軌轍跟接頭的焊接、道岔前後軌端與區間無縫線路長軌條的焊接之前，應認真檢查並整正道岔的方向、高低、軌距、水準和導曲線支距等項。終焊之前，還要預先拆除臨時渡線，並插入相應長度的焊接軌，做好插入的焊接軌與長軌條軌端的焊接。
5.區間無縫線路和站內無縫線路，在與無縫道岔焊聯時，要先做好焊端的應力放散，而後施焊，使鎖定軌溫均勻一致。
七.軌道整理
在單元軌節鎖定後進行軌道整理作業，應達到下列標準：
新建客運專線軌道精度鋪設標準
高低mm 軌向mm 水準mm 扭曲mm 軌距mm
幅值 3 2 3 1% ±2
波長m 動態管理波長40—50m —— ——
道床狀態參數指標
專案 枕下道床密度g/cm3 枕下道床剛度KN/mm 道床橫向阻力KN/枕 道床縱向阻力KN/枕
指標 ?1.70 ?100 ?10 ?12
八.鋼軌預打磨及軌道檢測
線路開通運營之前，進行全線鋼軌預打磨。打磨列車到達工地後，根據軌面狀態，可採用停車打磨、列車運行打磨、成形打磨等方式進行作業。在打磨機械不能到達的局部位置採用其他機械打磨。鋼軌打磨後，應消除軌頭在鋪設過程中產生的碰傷、機械夾傷、銹蝕等缺陷，並消除軌頭表面約0.3mm的脫碳層。預打磨後的鋼軌頂面及內側工作面縱向平直度1m範圍內不應大於0.3mm。軌道檢測包括靜態檢測和動態檢測，檢測各項品質必須達到客運專線軌道不平順管理標準中關於工程驗收規定。
軌道整理達標基本工藝流程圖
九.結語
無縫線路技術含量是很高的，世界各國都在不懈的探索其中的問題及解決的方法，以追求鐵路的速度和安全係數，讓無縫線路更好的為人們服務。中國武廣客運專線的開通創造了中國鐵路歷史的新的里程碑，充分顯示出鐵路的優越性，對於航空運輸業也有很強的競爭力，具有廣闊的開發應用前景！ |
