魏強

摘 要：本文通過介紹跨區(qū)間無縫線路施工中絕緣接頭的現(xiàn)場膠結(jié)、百米定尺軌的使用、長軌的現(xiàn)場焊接、新型軌下結(jié)構(gòu)等方面，敘述了近年來我國跨區(qū)間無縫線路施工工藝、結(jié)構(gòu)改進上的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無縫線路 施工 新技術(shù)

中圖分類號：U213.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0081-01

1 概述

1.1 跨區(qū)間無縫線路的定義

跨區(qū)間無縫線路是指軌條長度跨越區(qū)間，軌條與道岔直接連接的無縫線路，也稱超長無縫線路。

1.2 無縫線路鎖定軌溫與溫度應(yīng)力的關(guān)系

△l=α·L·△t

△t=Ts-T

σt=E·εt=E·△l/L=E·α·△t

式中：△l為鋼軌伸縮值，L為鋼軌長度，△t為軌溫變化值，鋼軌線膨脹系數(shù)α=1.18 ×10-5/℃，鋼的彈性模量E=2.1×105 MPa。

σt為無縫線路內(nèi)部的溫度應(yīng)力；εt為線應(yīng)變值；Ts為鎖定軌溫；T為施工軌溫。

因此可知：σt=2.48×（Ts-T）MPa

當(dāng)σt為正值時表示無縫線路內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力；σt為負值時表示無縫線路內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。

根據(jù)無縫線路受力原理，無縫線路內(nèi)部溫度應(yīng)力的大小取決于軌溫變化幅度的大小，和鋼軌長度無關(guān)，因此理論上講無縫線路的軌條長度可以無限長。在普通無縫線路上，由于緩沖區(qū)的存在，無縫線路的優(yōu)越性不能得到充分發(fā)揮。緩沖區(qū)地段每年養(yǎng)護維修的工作量比較大，同時緩沖區(qū)的存在對無縫線路的受力狀態(tài)也有不良的影響。為了強化軌道結(jié)構(gòu)，適應(yīng)鐵路高速重載運輸?shù)男枰?，我國開始大力發(fā)展跨區(qū)間無縫線路?？鐓^(qū)間無縫線路消滅了鋼軌接頭，實現(xiàn)了線路的無縫化，消除了緩沖區(qū)和伸縮區(qū)的影響，全面提高了線路的平順性和整體性。

2 跨區(qū)間無縫線路的新技術(shù)

跨區(qū)間無縫線路目前在我國得到了迅速的發(fā)展，隨著近年來施工中不斷改革創(chuàng)新，施工工藝和結(jié)構(gòu)改進方面得到了一定的發(fā)展。

2.1 膠接絕緣接頭

膠結(jié)絕緣接頭的使用是跨區(qū)間無縫線路得以發(fā)展的重要保證。在普通無縫線路地段，長軌必須在絕緣接頭處斷開，兩側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)，從而制約了軌條的長度。隨著軌道結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化的發(fā)展，為滿足鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路的需要，膠接絕緣接頭應(yīng)運而生。

跨區(qū)間無縫線路發(fā)展之初，通常采用廠制膠結(jié)軌，運至施工現(xiàn)場，與兩側(cè)的長軌條焊接成一個整體，從而實現(xiàn)了長軌在絕緣處貫通。膠結(jié)絕緣接頭具有整體性好、強度高、剛度大、絕緣性能好、壽命長、養(yǎng)護少等優(yōu)點，能適應(yīng)無縫線路取消緩沖區(qū)的要求。但是膠接絕緣接頭與焊接接頭本質(zhì)上不一樣，不能承受撕裂力和過大的彎曲與撞擊，且缺少彈性，其疲勞強度低于焊接接頭。所以在運輸和鋪設(shè)過程中，要盡量避免發(fā)生劇烈撞擊、摔打或彎曲等行為。

隨著區(qū)間軌道電路無絕緣自動閉塞技術(shù)的出現(xiàn)，區(qū)間閉塞消除了絕緣接頭，長軌內(nèi)的膠結(jié)絕緣數(shù)量大量減少，通常只在岔區(qū)附近有少量絕緣接頭，給無縫線路的施工及養(yǎng)護帶來的極大的便利。

近年來出現(xiàn)的現(xiàn)場膠結(jié)絕緣施工工藝，逐漸取代了以往的膠結(jié)絕緣軌，它的主要優(yōu)點是：整體結(jié)構(gòu)簡單合理，組裝簡便，便于開展現(xiàn)場施工操作，另外固化時間短，施工完畢時即可達到規(guī)定的抗剪強度，能經(jīng)受住冬季低溫、雨雪冰凍和夏季高溫天氣的考驗。同時也消除了使用膠結(jié)軌時與兩側(cè)長軌之間的焊頭，降低了焊接成本，減少了焊頭處鋼軌的病害隱患。現(xiàn)場膠結(jié)絕緣采用雙面搭板接頭形式，由復(fù)合絕緣夾板、快固膠、高強度螺栓、絕緣端片和絕緣套管與鋼軌組裝在一起構(gòu)成H型結(jié)構(gòu)。

2.2 鋼軌

鋼軌是軌道結(jié)構(gòu)的重要部件，是鐵路實現(xiàn)高速、重載的基礎(chǔ)，提高鋼軌的制造精度和原始平順性，增加定尺長度是實現(xiàn)軌道平順的根本。多年以來，無縫線路中的長軌都是在焊軌廠將25 m定尺鋼軌焊接成不超過500 m的長軌，利用長軌專用運輸列車運送至施工地點，進行無縫線路的施工。施工現(xiàn)場根據(jù)需要對長軌進行現(xiàn)場焊接，線下焊接成1～2 km的長軌后，在封閉時間內(nèi)進行線上焊接，完成最終的跨區(qū)間無縫線路。無論是焊接還是機械連接，鋼軌的接頭處總是鐵路的最薄弱環(huán)節(jié)，鋼軌的使用故障80%發(fā)生在接頭處。為了減少長軌內(nèi)的焊接接頭，近年來各鋼廠相繼開始生產(chǎn)百米定尺鋼軌，從而大大減少了鋼軌的焊接次數(shù)，降低長鋼軌的焊接成本，提高無縫線路的長軌質(zhì)量，減少鋼軌的長波不平順，保證列車平穩(wěn)運行，提高旅客的乘車舒適度。

目前許多焊軌基地都完成了百米定尺軌的焊接生產(chǎn)線的改造，百米定尺軌的焊接技術(shù)已經(jīng)成熟，百米定尺軌的焊接工藝流程主要由以下工序組成：百米長鋼軌卸車，鋼軌選配，調(diào)直除銹，焊機焊軌，焊后粗磨，正火，熱調(diào)直，長軌存放自然冷卻，焊后精調(diào)，焊后精磨，探傷，長軌條存放裝車。

2.3 焊接

鋼軌焊接方法有接觸焊、氣壓焊和鋁熱焊，其中應(yīng)用于廠內(nèi)焊接的接觸焊的質(zhì)量最好、效率高、成本低，焊接接頭的疲勞強度較高，是目前普遍采用的一種有效可行的焊接方法。小型氣壓焊和鋁熱焊設(shè)備簡單，便于攜帶和移動，適用于施工現(xiàn)場使用。

隨著高速鐵路、客運專線、既有鐵路提速改造等建設(shè)項目的相繼實施，傳統(tǒng)的現(xiàn)場焊接方法由于其焊接強度、焊接工效等原因已不能滿足高速、重載、低噪等要求。近年來出現(xiàn)的移動式閃光焊軌車，采用閃光焊接原理，具有雙向高低速自走行、鋼軌焊接、鋼軌拉伸、保壓推凸等功能，能夠在不依賴外接電源的情況下在施工現(xiàn)場進行閃光接觸焊，可以按照施工列車的運行方式進入封鎖區(qū)間，快速到達作業(yè)地點，焊接作業(yè)時無需輔助焊材和焊劑、速度快、無污染且焊接強度高，在軌道焊接工程中得到了廣泛的應(yīng)用。移動式閃光焊軌車為現(xiàn)場鋼軌焊接作業(yè)提供了良好的環(huán)境，減輕了現(xiàn)場作業(yè)的勞動強度，使現(xiàn)場鋼軌焊接質(zhì)量達到或接近廠焊鋼軌的水平，克服了以往氣壓焊和鋁熱焊接時存在的自動化程度低，質(zhì)量受人為因素影響大、質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點，同時還解決了配套設(shè)備運輸難的問題。能滿足線上焊、線下焊、鎖定焊等幾種工況。

2.4 軌下結(jié)構(gòu)

隨著運營速度的不斷提高，有碴軌道在列車荷載反復(fù)作用下的軌道殘余變形積累很快，從而導(dǎo)致軌道高低不平順，影響旅客乘坐的舒適性，增大了軌道養(yǎng)護維修工作量。

在高速客運專線鐵路上，采用了板式無碴軌道等新型剛性軌下結(jié)構(gòu)，全面增強了軌道的縱、橫向約束力，保證了無縫線路的安全和穩(wěn)定，提高了高速行車時的安全性和舒適性，減少了軌道的維修養(yǎng)護工作量。

板式無碴軌道是用雙向預(yù)應(yīng)力軌道板及CA砂漿替換傳統(tǒng)有砟軌道的軌枕和道砟的一種新型軌道型式，由板下混凝土底座、CA砂漿墊層、軌道板、長鋼軌及扣件等部分組成。與有碴軌道相比，板式軌道具有更好的整體性、穩(wěn)定性和耐久性，雖然技術(shù)較復(fù)雜，一次性投資要大于有碴軌道，但其使用壽命周期長，軌道板在使用周期內(nèi)基本上免維修，運營過程中維修工作量可減少70%以上，能夠有效緩解高速鐵路運營與維修的矛盾。

3 結(jié)語

隨著科研創(chuàng)新的不斷進行，無縫線路的施工工藝、結(jié)構(gòu)改進正在向著有利于現(xiàn)場施工，提高施工質(zhì)量，保證行車安全的方向不斷發(fā)展。