铁路无缝线路应力放散与锁定技术研究

刘超

摘要：随着近些年铁路事业的快速发展，无缝线路已逐渐成为我国的主导线路。在无缝线路建设中，应力放散与锁定是一项必不可少的施工技术，其施工水平会对整个无缝线路的质量造成直接影响。基于此，从应力放散的前提条件与基本要求入手，对铁路无缝线路应力放散与锁定技术进行研究。

關键词：无缝线路；应力放散与锁定；技术研究

0   引言

所谓无缝线路，也被称为长钢轨线路，指的是将数根标准钢轨焊接到一定长度，以此铺设而成的铁路，是一种重要的轨道结构技术。因受施工条件、施工季节等因素的影响，无缝线路的铺设统称很难对设计锁定轨温进行锁定，由此对相关养护维修工作造成很大困难。因此，有必要开展对铁路无缝线路应力放散与锁定技术的研究。

1   无缝线路进行应力放散的前提条件

无缝线路进行应力放散的前提条件包括以下7点：一是线路锁定的实际轨温处于施工设计的锁定轨温区间之外，或者线路左股轨条与右股轨条在锁定时的实际温差超过5℃。二是线路锁定轨温不准确或不清楚。三是相同区间内单元轨条的锁定轨温最高值与最低值相差超过10℃，全区间与跨区间的相邻轨条存在超过5℃的锁定温差。四是维修或铺设过程中的作业方法存在失误，导致无缝轨条出现异常伸缩。五是无缝线路道岔或固定区出现了较为明显的不均匀位移情况。六是夏天无缝线路轨向碎弯较多。七是在经过专业测试后，发现线路存在严重的温度力分布不匀情况[1]。渝利铁路无缝线路锁定轨温设计如表1所示。

2   无缝线路应力放散与调整的基本要求

在正式开始应力放散之前，应制订合理、完善的安全措施与施工计划，将料具准备齐全，并做好人力组织，完成充分的施工准备。在拉张或串动长钢轨时，需要注意采取措施、及时支垫滚筒，严禁采取硬性拨入、强行撞轨等粗暴做法。

为了降低对线路的封锁和缓冲区换轨次数，放散与调整应力工作可以与处理线路爬行、重伤钢轨、重伤焊缝等病害的作业同时进行。在放散应力时，应当每隔400m左右设置一个撞轨点，以此来确保能够均匀地对长钢轨进行应力放散。最好每隔100m左右设置一个位移观测点，并确保观测桩牢固、齐全、易于观测且不易损坏。

在完成应力放散和调整的施工之后，应根据轨道在锁定时的实际温度，及时进行位移观测标记，并对有关技术资料加以修正。放散与调整线路应力的方法应按照具体情况决定，可使用应力调整器与滚筒。可用应力调整器或列车辗压法，对长轨节予以张拉并辅以撞轨放散。要求线路的放散总量要达到一定程度，整个钢轨线路的应力放散要保持均匀，并精确锁定轨温。

3   铁路无缝线路应力放散的方法

无缝线路一般是借助长度控制或温度控制来实现应力放散的。其中，温度控制是在轨温处于适当范围对钢轨进行伸缩处理，以此来消除钢轨内存在的温度力，然后再对整个线路进行重新锁定。而长度控制则是通过施加外力来迫使钢轨进行伸缩，等到将伸缩量调整到预定数值之后，马上进行线路锁定，对应的方法有撞轨、列车碾压、滚筒放散等[2]。

3.1   滚筒放散

需要先松开钢轨扣件，然后在轨枕上放置滚筒，以此来取代垫板为钢轨提供支撑，将原本的轨底滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而有效减轻放散阻力。等到钢轨温度达到设计锁定轨温范围之后，取出轨枕上的滚筒，及时进行线路锁定。

线路应力发散所使用的滚筒主要分为两种，即直接用圆钢或钢管锯成的圆棍和带支架的滚筒。使用时，将圆棍放到轨枕与轨底之间，从而实现放散应力的效果。这种应力放散方法需要对铁路进行中断行车，且需要较长的施工时间，额外配备足够的滚筒。其优点是可以较为均匀完成应力放散，并能准确锁定轨温。

3.2   碾压放散

施工时要先松开螺栓、接头扣件和适当中间扣件，去除所有的防爬器，借助列车通行产生的振动与碾压效果来迫使钢轨进行伸缩，等到伸缩程度达到预计量之后予以线路锁定。根据在具体施工对列车运行方向的不同，碾压放散法可以大致分为两种。

3.2.1   顺向碾压法

在顺向碾压法施工中，列车运行始端伸缩区的扣件应当保持不动，松开终端的缓冲区适当中间扣件、正向防爬器与接头螺栓，通过温度力与列车的振动来强迫轨道朝着一端伸缩，从而实现放散应力的目的。

3.2.2   逆向碾压法

而在逆向碾压法的施工中，需要让列车运行终端伸缩区的扣件不动，松开始端缓冲区的反向防爬器、接头螺栓以及适当的中间扣件，并将正向防爬器反复打紧，借助列车行驶带来的振动强迫钢轨朝着反方向伸缩，从而有效实现应力放散。通这种方法能够将顺着列车运行方向出现位移的钢轨推回原位，其更适合应用于存在较大爬行量的无缝线路。

3.2.3   两端放散法

除此之外，还可以使用两端放散法。施工时在固定区中间位置，一端进行逆向碾压，等到完成应力放散目标后及时锁定线路，另一端则进行顺向碾压。这种施工方法比较适合于两端缓冲区存在较大轨缝，且轨缝之和超过计划中的应力放散量。在单线的铁路无缝线路应力放散施工中也可以使用这种方法。

相比于滚筒放散，碾压放散法的优点在于无需中断行车，但其同样需要较长的施工时间，且难以实现对应力的均匀放散，完成预计放散目标时，锁定轨温会普遍高出预计范围，放散效果相对较差[3]。

3.3   撞轨放散

这一应力放散方法需要封锁线路，施工的时候要先缓冲区接头螺栓以及所有扣件，向着钢轨应力放散的方向施以撞击，胶垫与轨道底部之间的摩擦力会在外力的作用下被压制，并强迫无缝线路伸缩。不过，这种方法往往需要较多的劳动力，且需要配备相应的撞轨器。另外，最终放散出的应力基本都集中在撞轨器周围，而钢轨其他位置则缺乏均匀的应力放散，这也很容易导致钢轨内部出现新的温度力。

在对铁路无缝线路进行应力放散施工的时候，可以按照实际条件使用或滚筒结合拉伸或配合进行撞轨。调整无缝线路的钢轨应力，则比较适合用列车碾压法。

4   应力放散锁定质量控制

4.1   前期准备

单元轨节的应力放散必须等到道床进入初期稳定阶段之后才能开展工作。且在应力放散的过程中，要注意做到够、准、匀。

在进行应力放散施工之前，需要对当地的轨温变化予以充分掌握，按照其轨温变化的客观规律，科学设计锁定轨温并合理选择施工时间，在锁定单元轨节之前还需要根据设计要求做好对位移观测桩设置。

4.2   质量控制措施

放散线路应力时，每隔100m左右设置一个位移观测点，以此来对放散过程中的轨道位移量进行认真观测，确保钢轨的应力能够均匀放散。在完成对无缝线路锁定轨温的重新设定后，每个位置的实际轨温值都要保证处于设计锁定轨温区间之中。

应力放散施工中要注意认真检验，等到确认各处发散量均匀后才算完成任务。对于曲线轨道，其内股的实际锁定轨温不能超过外股钢轨。在完成锁定之后，应扣紧Ⅱ型弹条扣件，确保扣压力不出问题，并旋紧Ⅱ型弹条的段螺帽。若螺帽是以机械设备自动旋紧，则之后还应进行二次人工复拧。

5   放散施工流程

线路应力放散锁定流程如图1所示。

5.1   准备工作的展开

在正式开始施工之前，要先确认应力放散所需的撞轨器、钢轨拉伸器等工具是否准备完全，并沿无缝线路做好施工做需要的各种位置标记工作。按照铺设轨温的不同来设计合适的施工方法。对于钢轨的轨温测量要由专业的技术人员进行，轨温的测量方法如下：分别在单元轨条两端用6块同类型的轨温表进行同时测量，取留着的测量平均值。需要注意的是，轨温表统一放于轨腰背光处。

5.2   扣件的拆卸工作

將已完成应力放散工作的线路末尾50cm长度范围，以及需要进行放散操作的轨道单元内的全部扣件拆卸下来。为了防止丢失，拆下的扣件需要统一放好。大概每隔20根轨枕的距离，在轨道底部放置一个滚筒，注意对滚筒的放置要保持均匀，以此来确保整个钢轨都能够自由伸缩。

5.3   锁定轨温的检查

对于长钢轨而言，其锁定轨温变化的检查可以通过设置相应的位移观测桩来完成。借助对钢轨长度具体变化的观测，能够有效计算其锁定轨温的实际变化，进而确定需要进行应力调整或放散的区段。

在面对普通无缝线路时，如果其轨道距离在1km以下，位移观测桩的设置数量应在5对左右。而若长轨条超过1km，则至少要设置7对位移观测桩。倘若固定区的长度较长，还可以适当增加观测桩的对数。

针对超长型的铁路无缝线路，若单元轨条长度在1.2km以内，可以简单设置6对观测桩。而如果轨条长度超过1.2km，则至少需要7对观测桩，并视具体情况酌情增加。

5.4   撞轨器的安装和线路的检测

在需要施工的单元轨节中平均摆放2～3台撞轨器，然后反复对钢轨施加撞击，并用铁锤手动敲击轨腰（切记不能敲击轨顶面和轨头），确保轨道能保持自由伸缩，然后对每个点位的轨道位移量变化进行仔细观测。

如果发现各观测点以及钢轨末端的位移情况出现反弹，就意味着钢轨状态已进入自由伸缩的阶段，此时即可停止对钢轨的撞击。如果始终未出现这种变化，便需要认真检查使用的滚筒，防止出现因为滚筒脱落、倾斜等造成撞击力度不足[4]。

5.5   拉伸器的安装

首先，将滚筒放到发散施工的预定位置，然后开启撞轨器，使其顺着设计的应力放散方向对反复撞击钢轨，确保钢轨可以自由收缩。检测轨道在此时的温度，对比设计锁定轨温，根据二者间的温度之差，计算施工中所需将钢轨拉伸到何种程度。

在需进行拉伸的钢轨两端安装拉伸器，借助对铁路长轨条的均匀拉伸，以此来增加其零应力轨温水平。在完成对长轨条的拉伸要求后，需要继续用撞轨器撞击轨道，等到各点观测到反弹量出现之后，才能停止撞轨工作。

分析对各观测点的位移量变化情况，如果其变化表现为均匀的线性关系，则代表线路的应力放散已达至均匀，此时即可拆除滚筒和撞轨器，把长钢轨重新放回承轨槽，然后予以锁定。

5.6   轨温的锁定工作

在完成对无缝线路的应力放散与锁定后，还要注意做好相应的标记工作，为纵向位移观测在在轨道上的合适位置设下相应的“零点”标记。复原拆卸下的扣件，并记录重新锁定的日期以及锁定时的实际轨温，将其一同写入完工资料。等到完成对整个线路的锁定后，还要在钢轨内侧标记上此次的锁定轨温。

6   结束语

在无缝线路建设中，应力放散与锁定是一项必不可少的施工技术，其施工水平会对整个无缝线路的质量造成直接影响。基于此，本文从应力放散的前提条件与基本要求入手，对铁路无缝线路应力放散与锁定技术进行研究，所得成果可为相关人员提供参考。

参考文献

[1] 杨伟.包神铁路东胜站至巴图塔站换铺无缝线路施工工艺

研究[J].工程建设与设计，2023（6）：174-176.

[2] 赵锋.无缝线路应力放散与锁定技术在乌将铁路扩能改造

工程中的应用[J].工程建设与设计，2022（14）：144-146.

[3] 许萍萍.重载铁路换铺无缝线路施工及关键技术分析[J].工

程建设与设计，2022（9）：182-185.

[4] 周炜煜.无砟轨道无缝线路施工技术与实施要点之研究[J].

中国设备工程，2022（6）：208-209.