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【摘要】達成高速鐵路是西南地區第一條設計時速為200km及以上的高速鐵路，是全無縫線路。高速鐵路的施工中對單元軌放散鎖定施工的要求最為嚴格，對鐵路的應力放散鎖定的是否徹底將直接影響到鐵路的施工質量和未來的行車安全，經對當地氣候情況進行調查，并結合施工實際情況，決定采用的是零應力鎖定放散法和拉伸器滾筒法進行應力放散鎖定施工。

【關鍵字】氣壓焊鎖定放散軌溫零應力拉伸器滾筒法

達成高速鐵路是國家規劃的“四縱四橫”快速客運通道之一滬漢蓉客運通道的重要組成部分，與遂渝線共同形成了成渝間的便捷鐵路通道，并且是西南地區第一條設計時速為200km及以上的鐵路。為了保證達成高速鐵路未來的行車安全，在線路的鎖定放散施工中所采用的施工工藝是零應力放散鎖定法和拉伸器滾筒法共同進行無縫線路的應力放散鎖定施工，這兩種方法是在實測溫度低于設計鎖定軌溫時所采用的方法，因其不受溫度影響，施工的時間范圍較長，具有放散效果好的特點。

一、施工方法

1、零應力鎖定法

達成高速鐵路無縫線路放散鎖定采用的是零應力綜合放散法。零應力判斷法即先在鋼軌與砼枕上每隔100m左右設一臨時標記,然后用撞軌器撞擊鋼軌,如果鋼軌被撞擊反彈后鋼軌上的標記仍在原標記位置時,即可判定鋼軌已處于零應力狀態。

2、拉伸器滾筒法

拉伸器滾筒法是指由于施工作業時軌溫低于設計鎖定軌溫范圍內時使用的方法，如果實測軌溫低于設計鎖定軌溫時，利用鋼軌拉伸機和撞軌器共同將鋼軌拉至鎖定軌溫范圍內鋼軌的長度。由于達成高速鐵路在進行放散鎖定施工開始時間為2009年4月開始，該月的氣溫明顯低于往年該月的平均氣溫，實測的鋼軌最低只有14度，因此結合氣溫情況，采用拉伸器滾筒法進行施工。

二、主要設備

達成高速鐵路應力放散鎖定施工的主要設備有：YLS-900型液壓鋼軌拉伸機、YH氣壓焊軌機、撞軌器、鋸軌機、鋼軌端磨機、滾筒、軌溫計等、電動扳手。

1、YH氣壓焊軌機

YH氣壓焊軌機是由錦州鐵工養路設備有限公司生產的鋼軌焊接機械。由壓接機、加熱器、氣體流量控制箱、液壓泵站、冷卻系統、推凸刀具、鋼軌端面打磨機等設備組成。使用氧—乙炔焰加熱，氣壓焊軌機應用塑性氣壓焊接原理，采用三段壓力焊接工藝，氣壓焊軌機各試驗數據符合鐵道部標準，焊頭成型良好并具有全斷面推除焊瘤功能。其中壓接機取消傳統的軌頂、軌底螺絲機構，變軌底定位為軌頭平直定位，并增加過壓保護裝置。氣壓焊軌機設計更為合理，操作十分方便，更加適合普通無縫線路、高速鐵路、地鐵等線路的鋼軌焊接。YH氣壓焊軌機主要技術參數（60kg/m鋼軌）

油缸最大頂鍛力（KN）最大行程（mm）液壓系統最高工作壓力（Mpa）液壓系統最高工作壓力（Mpa）液壓系統最高工作壓力（Mpa）

4521554045.5

2、YLS-900型液壓鋼軌拉伸機

該設備適用于無縫線路應力放散和長軌鋪設，也適用于線路上鋁熱焊焊接鋼軌。現場施工時，在低于鎖定軌溫的一定范圍內，用該設備把處于零應力狀態的鋼軌，強行拉伸到鎖定軌溫時的長度，進行重新鎖定或進行鋁熱焊焊接鋼軌。該設備具有構思獨特，機體輕便，操作簡易，不傷害軌頭工作面等特點。

YLS-900型液壓鋼軌拉伸機主要參數（60kg/m鋼軌）

最高額定工作壓力(Mpa)最大拉軌力(kN)工作油缸最大行程(mm)兩拉桿中心距(mm)鎖定方式機組質量(kg)

572×450≥760360mm斜鐵夾緊軌腰≤370

三、技術標準及拉伸量計算公式

1、技術標準

a鎖定放散前道碴飽滿，枕盒內道碴及碴旁道碴飽滿。

b軌頂標高要達到設計標準。

c軌道長平及方向達要到設計標準。

d經大機機作業后線路狀態穩定。

e線路軌枕上配件齊全。

f線路防爬柱埋設完畢。

g確定鎖定軌溫范圍。達成鐵路設計鎖定軌溫為32±5℃(天臺寺隧道內除外)。

h無縫線路鎖定時必須準確確定并記錄鎖定軌溫。相鄰單元軌節間的鎖定溫差不應大于5℃，左右股鋼軌的鎖定軌溫差不應大于3℃，同一區間內單元軌節的最高與最低鎖定軌溫差不應大于10℃。

i扣件的扣壓力應符合設計要求，上螺帽前應在絲桿上涂長效防護油脂，擰緊螺帽使彈條中部前端下頦與軌距擋板接觸，或用扭力扳手進行，使扭力距保持在100～140N·m。

j左右股軌端相錯量不應大于100mm。

2、拉伸量計算公式

測量單元軌節始、中、末端軌溫，取其平均值做為單元軌節的軌溫，T0=（T始＋T中＋T末）/3。

拉伸量計算公式：△L=α（T鎖定—T0）L

式中：△L—鋼軌拉伸量（mm）；

α—鋼軌線膨脹系數，為0.0118/℃;

L—單元軌節長度(m);

T0—實際軌溫;

T鎖—設計鎖定軌溫。

四、焊接工藝分析

1、工藝流程如圖一

2、工藝流程分析

（1）施工前根據設計要求提前預埋位移觀測樁，組織人員及機械開始各種準備工作。

單元軌節起終點的位移觀測樁宜與單元軌節焊接接頭對應，縱向相錯量不得大于30m，中間位移觀測樁埋設之間的距離不大于500m。位移觀測樁應與電務設備錯開。

（2）開始放散應力時，現場技術人員每隔100m左右設一個臨時位移觀測點，以便觀測鋼軌的位移量，及時排除影響放散的障礙，達到應力放散均勻、徹底。

（3）根據現場施工指揮人員的統一指揮，焊縫處的施工人員先將焊縫兩側各20m處的扣件拆除，并用不同寬度的鋼軌墊塊將兩側鋼軌抬起，并將兩軌頭相錯開，在組織拆卸扣件班組人員從小里程向大里程方向將放散的單元軌上的扣件全部拆卸完畢。

圖一拉伸器滾筒法工藝流程

（4）施工人員每隔7根砼枕在鋼軌下墊一個滾輪，直到整條單元軌全部抬起后，每隔500m左右，在鋼軌上放置一臺撞軌器。在現場施工指揮人員的統一指揮開始撞軌，每個臨時位移觀測點上的觀測人員對鋼軌的放散量進行觀測，當鋼軌軌頭位置出現回彈時停止撞軌。

（5）在單元軌的兩端及中間處放置一臺軌溫計測量軌溫，觀測人員將所測的軌溫報給焊接處的技術人員，技術人員根據實測軌溫和設計鎖定軌溫計算出鋼軌的拉伸量。

（6）焊軌施工人員根據計算的拉伸量將單元軌需要鋸掉的鋼軌用鋸軌機鋸除。在鋸軌時要考慮焊接所要損耗的鋼軌量和鋸片的寬度。鋸完后要用鋼軌端磨機將兩側鋼軌的端部的銹蝕和鋸軌時產生的氧化物打磨掉，并將截面打磨平整，在用搓刀將鋼軌截面搓毛。如鋸完后軌頭之間的軌縫較大時，就利用YLS-900型液壓鋼軌拉伸機將軌頭拉在一起（如在焊軌機的最大行程內，則用氣壓焊機代替），緊接著用撞軌器進行撞軌，臨時位移觀測點上的觀測人員繼續觀測鋼軌的位移量，直到由拉軌產生的鋼軌內應力均勻放散完畢，停止撞軌，從單元軌上將撞軌器移開。

（7）YLS-900型液壓鋼軌拉伸機繼續拉伸鋼軌，施工人員將單元軌下的滾輪全部移除，將鋼軌從新落在砼枕承軌面上。

（8）施工人員在現場指揮人員的指揮下開始進行線路鎖定。線路鎖定分為線路鎖定和鎖定焊接兩部分。

線路鎖定施工人員開始依次上扣配件，小里程方向的電動扳手向焊頭方向開始擰緊扣配件，使扭力距到達100～140N·m，達到線路鎖定要求。

電動扳手將扣件擰緊到離焊頭處50m處時，將YLS-900型液壓鋼軌拉伸機撤下，將YH氣壓焊軌機放置在焊接接頭處開始鎖定焊接，在焊接前先檢查焊頭兩端的鋼軌的是否有尖點，并將尖點的大小控制在0.3mm~0.5mm范圍內時方可進行焊接。待焊接完畢，軌頭的溫度將至500℃以下，將焊機抬離焊接處，將焊頭兩側的線路恢復并上緊扣件。

（8）技術人員待線路放散鎖定完畢后在鋼軌上設置位移觀測標記，并根據位移觀測樁在鋼軌上設置零點位移標志，并建立檔案，便于線路的養護和維修。

五、常見問題分析

1、灰斑。

在鋼軌焊接的過程中常見的病害主要是灰斑，它的成型原因很復雜并且是不可避免，可以通過鋼軌探傷探出。如果焊頭內的灰斑未超限，則視為合格。雖然灰斑不可避免，但是在施工的過程中可以通過以下方法減少或盡量消除焊頭內的灰斑。

（1）在焊接前將用鋼軌端磨機將鋼軌截面上的氧化物及銹蝕打磨干凈，并禁止油類或人手污染截面。

（2）在焊接加熱的過程中，將加熱區域鋼軌充分加熱至液態或膠凝狀，并及時頂鍛，頂鍛時必須將在加熱過程中產生的氧化物及雜質全部擠出，讓鋼軌結晶充分融合在一起。

（3）焊接完畢后，在正火工序中，要進一步細化晶粒。

2、細腰

細腰是指焊接完畢后，將焊接設備移開后，由于焊接接頭還很熱，在鋼軌內應力的作用下，焊好的接頭處有明顯的塌陷。因此在焊接前要要及時鎖定線路，焊接完畢后要待焊頭處的軌溫低于500℃時方可將焊接設備移開。

3、錯牙

錯牙分為上下錯牙和左右錯牙兩種。錯牙的產生是由于配軌時兩根單元軌中其中的一根單元軌的工作邊未放在工作側或在開始焊接前對軌人員對軌失誤造成焊接完畢后焊頭有明顯的錯牙。如果錯牙在0.3mm以內，可以通過焊后打磨將錯牙消除。

六、結論

1、在無縫線路鎖定焊接過程中，關鍵是要確定設計鎖定軌溫及現場鎖定焊接時實際軌溫的測定。

2、由于采用零應力放散鎖定，因此在放散的過程中要將鋼軌的內應力充分放散。

3、在應力放散鎖定施工前，必須保證道床的密實飽滿，保證道床橫向阻力達到設計要求。

4、在應力放散鎖定的過程中，必須將同一里程處的兩個焊頭在同一天焊接完畢，并且相鄰單元軌節間、左右股鋼軌和同一區間內單元軌節的最高與最低鎖定軌溫必須控制在規范規定的范圍內。