关于无缝道岔低温环境现场加温锁定施工方法的探讨

关于无缝道岔低温环境现场加温锁定施工方法的探讨

聂满录

中国铁路北京局集团有限公司施工管理办公室

摘要：无缝道岔锁定轨温满足设计要求是铁路轨道稳定、列车安全运行的重要保证。新铺设无缝道岔时，通常选择环境温度接近设计锁温时进行锁定，但是当环境温度不满足锁定轨温设计要求并且温差较大时，会采用应力放散的方式进行调整。本文结合阳大线阳泉北站站改中对新铺设无缝道岔的放散施工，介绍和探讨低温环境下无缝道岔采用烤轨加热的方法进行应力放散施工方案、施工组织和施工步骤。

关键词：低温；道岔；放散；加热

铁路道岔无缝化是跨区间无缝线路发展的难点和关键技术，无缝道岔内部结构复杂，各部分轨件在温度力作用下的内部应力变化和变形规律是无缝道岔设计、施工和养护维修的理论基础。随着大量铁路基本建设的开展，低温环境下无缝道岔在设计锁温范围内连入前后线路并锁定是确保线路开通后列车运行安全的重要保障。

1 低温铺设道岔存在的问题

无缝道岔内部应力作用相对无缝线路复杂，道岔内部不但承受两端线路、渡线作用在直、曲基本轨的应力，并且其中的应力还会通过间隔铁或限位器作用在直曲尖轨，岔后应力作用在可动心长心轨等位置。无缝道岔锁温超限会致使道岔内部产生不方正、尖轨爬行、方向不良、卡阻、顶铁离缝、螺栓折断等问题，同时由于道岔整体刚度大于两侧线路，也极容易造成道岔两侧线路与道岔衔接部位的线路应力集中，产生胀轨或断轨的隐患。

2无缝道岔放散方式

相较于无缝线路放散，对既有无缝道岔进行放散要不但要考虑道岔内部四股钢轨及道岔两端线路的锁温和受力情况，同时还要保证放散后道岔中心位置不变，低温环境下道岔放散施工组织难度较大。

3加热锁定前准备工作

3.1 布设位移观测设施

3.1.1确保施工中低温环境铺设线岔设备放散、锁定有效，并且能够在与既有设备连接。

3.1.2监测目的及布设方式

⑴既有设备位移监测

通过对临时观测单元进行位移观测的方式，对插入道岔后，既有设备的位移影响。对所有新铺设无缝道岔两侧切口外侧设备设置“临时位移观测单元”，每单元按照两侧设备影响情况及铺设情况设置6对观测桩。

⑵新线岔设备放散后实际锁温监测

对放散后的新铺设线岔设备的实际锁温进行检测，对新铺设道岔前、后选取固定位置观测。一是在插入道岔位置的尖前、间隔铁或限位器、岔后对应位置埋设固定观测桩。二是选取固定位置进行标记，用作实际锁温测试仪的监测固定位。

⑶既有设备实际锁温变化监测

选取固定观测点，对受到影响的既有无缝设备实际锁定轨温进行检测。主要对插入道岔两侧100m外侧设备的实际锁温观测位，每个观测位设置3个近距离固定观测点。

3.1.3监测周期

所有观测从道岔插入既有线路前开始周期性观测，既有线路切口插入道岔前后及之后每周观测一遍，一个月后每月观测一遍，持续加密观测设备整体位移情况。

3.2 现场标记

为确保放散施工顺利进行，需要在放散施工作业前对主要设备、人员位置提前在钢轨轨腰上进行标记。

3.2.1 锯轨点前后各1.5m处使用白油漆做标记，并测量标记内侧距离。

3.2.2 测量前在锯轨点、绝缘接头、岔跟、岔前处用白漆在钢轨轨底或铁垫板边缘与轨枕做相对位置标记，用于放散时观察轨件位移量。

3.2.3 在放散范围提前标记加热位“×”、轨温监测仪布设位“○”，加热位标记在钢轨外侧轨腰处标记，轨温测试仪布设位在钢轨内侧轨腰处标记。

3.3 放散工机具及料具准备

3.3.1加热工具：道岔加温放散选择了液化气加烤把的组合工具对道岔进行加热。

3.3.2 保温工具：30mm厚石棉被（1m×8m及0.6m×2.5m）放置在道岔加温部位一侧，均匀纵向分布排列待用。放散前先行将轨枕及岔枕“枕盒”提前穿入定制的0.6m×2.5m规则的“石棉被”，用于道床表面保温。

3.3.3 测温设备：无线轨温测试仪、磁吸式数显式钢轨测温计、红外线点温计，有条件的可配置红外测温成像仪，用于观测整组道岔温升一致性。

3.3.4 零配件：发电机、大小螺栓电动扳手、压机、撬棍等。

3.3.5 滑动材料：聚四氟乙烯板

3.3.6 焊轨工具及材料：保温棚、铝热焊相关工具或胶结绝缘接头材料。

3.3.7 位移观测及锁温检测工具：准直仪一套、位移标尺若干、固定观测桩6个；无缝线路锁温测量仪1台。用于放散锁定后实际锁温的观测。

4放散施工

放散前测量轨温在-16℃～5℃间。而新铺设道岔的设计锁温范围为26±3℃，需要确保在道岔各部件的零应力轨温在23℃（含）～29℃（含）之间有效锁定，才能确保道岔锁温在有效范围内。

4.1既有设备扣件复紧。

为减小插入道岔切口时对两侧既有设备产生温度应力的影响，在切口前需要对加温放散范围外侧75m范围内的进行复紧

4.3拆松扣件及联结零件

4.3.1 道岔入位后立即对放散范围内的钢轨零配件进行拆除，用于加温放散的提前准备。

4.3.2 按照放散顺序分组对放散范围内线路和道岔扣件进行拆卸，其中道岔直曲尖轨滑床板范围内不松钢轨扣件，只需将弹性基板大螺栓松开取下。辙叉部分作为固定端不松扣件。转辙部分需由电务部门拆除与基本轨连接的钩锁器螺栓。

4.3.3 完成零配件及扣件拆除后，安排5-8人使用铜锤按照间隔铁向两侧、辙叉向两端的方向对直基本轨、曲基本轨、岔内连接轨及岔前、岔后配轨的放散范围对轨头外侧使用铜锤对钢轨轨头作用边外侧进行顺序敲击，进行零应力放散。

4.4 轨温监测仪布设

4.4.1拆卸扣件同时，在放散加热范围内，按照隔6根枕设一处轨温监测点的方式，在钢轨工作边一侧设置一组轨温监测设备，每组三个测温探头，分别放在加热钢轨的工作边一侧的轨头、轨腰、轨底，用以测试各个点钢轨不同部位的温度的均匀程度。

图
三 钢轨横断面内轨温监测点

4.4.2 现场需对无线轨温检测仪进行编号，由岔前向岔尾方向进行顺序编号，编号使用石笔标识在钢轨非作用边轨底，编号方向朝外侧，使用无线连接电脑显示监控设备。

4.5 预留焊缝锯切

4.5.1 现场在岔头、岔尾测量轨温，取平均值，按照温升至“计划锁定轨温”的温差计算设备整体放散伸缩量目标值。

4.5.2 根据预计伸缩量，并保留28mm预留焊缝宽度（胶结绝缘保留绝缘轨端片宽度值），计算两侧切轨量，并进行钢轨锯切，锯切后使用齿条压机和支木将加温端一侧钢轨轨底段部支垫高于非加热端轨顶。

4.6 加温放散

4.6.1 在轨下垫入聚四氟乙烯板，每处叠放2块。

道岔范围内：连接部分每隔10m在轨底及铁垫板之间2块聚四氟乙烯板。转辙部分及护轨处范围内在硫化垫板和岔枕顶面左右股各放置2块聚四氟乙烯板。

岔前与岔后范围内：由道岔向外侧方向每隔16根轨枕，左右股钢轨与铁垫板间放置两块聚四氟乙烯板。

放置的聚四氟乙烯板要做好边缘对齐，摆放在轨底正下方。专人检查放散范围内钢轨轨底或硫化垫板是否已全部离开铁垫板或轨枕面，对未悬空处所进行加密支垫。

4.7 烤轨加热

4.7.1 烤轨时，为使钢轨全断面加热均匀，加热员应使用烤把由下至上倾斜45度加热轨头非工作边一侧下颚部位，严禁直接对准轨腰和轨底或是垂直于轨顶面向下加热。

4.7.2 钢轨加热同时，安排5-8人使用铜锤按照间隔铁向两侧、辙叉向两侧的方向对直基本轨、曲基本轨及岔外两侧方向放散范围的轨头非作用边一侧进行敲击，促进钢轨自由伸缩。同时每个位移观测点设专人测量，若位移不均匀，及时采取局部敲击调整。

4.8 加热保温

4.8.1 施工采用先加热后均匀降温的工艺。在加热后对钢轨采取覆盖石棉被的保温措施，使钢轨表面与轨芯、相邻加热单元间钢轨温度均匀，并规避环境大风对加热后轨温的影响。因此，降温阶段需在不揭开石棉被的同时对轨温进行实时监测。

4.8.1 当加热钢轨温度均匀达到计划锁定轨温+2℃时，加热钢轨全范围覆盖石棉被，用于全面保温和钢轨温度的自均匀。

4.9 锁定扣件

4.9.1 当轨温均匀降至“计划锁定温度+1℃”，前后预留轨缝达到25-27mm时锁定线路。作业人员立即撤除覆盖的石棉被，取出各部位的聚四氟乙烯板。

4.9.2 按照由间隔铁向两侧、由辙叉向两侧的方向顺序进行锁定，螺栓孔对中后再安装螺栓并紧固。

4.9.3在直曲基本轨分步骤加热放散时，专人进行方尺测量尖轨相错量，确保两尖轨尖端在放散后相错量不大于规定数值。

4.10 阶梯加热保压焊接

4.10.1 焊轨人员在完成锁定前需提前搭设保温棚，确保能够在第一时间移设入位。

4.10.2实施钢轨打磨、对轨、预热等铝热焊接工作

4.10.3 在焊接准备进入支模、浇筑及推瘤工序时，轨温监测员实时监测两处焊口前后钢轨的轨温。为确保焊口两端不因收缩发生热裂等焊接伤损，按照焊口两侧3跟轨枕后约每20根轨枕范围为一个阶梯加热单元，向两侧逐一提升钢轨温度，进行阶梯温控。

4.10.4 保温至焊接完成，同时进行钢轨焊接全程录像。

5 焊接接头探伤

待焊头表面温度降低至60℃以下时，探伤人员进行探伤。

6 放散后位移及锁温检测

为检测低温环境铺设线岔设备放散、锁定效果，与既有设备连接后，需评估新插入线岔设备与衔接的既有无缝设备整体稳定性是否符合设计要求，并提出相关建议和意见。

6.1轨温监测

按照放散前布设的观测点位进行周期性监测，既有设备位移观测使用准直仪进行位移观测，结合作业轨温计算实际锁温变化程度。

7结论

本文对低温环境插入道岔现场加温放散施工技术进行了探讨，为解决既有线路低温环境下新插入道岔或既有道岔锁温超限后进行放散施工及后续锁温持续监测积累了经验。解决了道岔各部件及前后线路同时放散的难题，有利于改善无缝道岔部件内部不均匀应力问题，确保道岔固定区的设备稳定性。