郑西铁路客运专线长轨铺设技术

郑西铁路客运专线长轨铺设技术摘要：郑西客运专线在我国铁路客运发展史上具有重大的意义，它所采用的无砟轨道无缝线路长轨铺设技术对我国高速铁路轨道铺设必将产生很大的影响。文中主要以无砟轨道无缝线路长轨铺设技术为出发点，首先对郑西客运专线进行了概括性的介绍，随后对无砟轨道无缝线路长轨铺设的基本施工步骤、作业方法、工序流程以及针对长轨铺设施工过程中遇到的问题和采取的合理措施进行了总结。文中内容对于无砟轨道无缝线路长轨铺设技术的研究具有一定的指导意义。关键词：郑西铁路客运专线；长轨；无缝线路铺设技术；施工措施1引言作为西北地区第一条铁路客运专线，郑西客运专线沟通了西北各个城市的联系，对于西北经济的发展具有非常重要的作用。郑西客运专线东起郑州，西至西安，正线全长484.5公里，设计时速350公里，与普速铁路相比，大大缩短了郑州和西安两地间的列车运行时间，全程为两小时左右。郑西客运专线不仅是西北地区的第一条高速铁路客运专线，同时也是我国首批开建的3条设计速度达350公里/小时的高标准铁路客运专线之一。郑西客运专线铺轨I标正线无砟轨道无缝线路由中铁二十五局承建，施工起点为荥阳南站东端，终点为函谷关隧道中心，起讫里程DK21+135～DK274+900，全长246.93正线公里,折合正线单线公里493.86公里。本标段有荥阳南站、巩义南站、洛阳龙门站、渑池南站、三门峡南站和灵宝西站，铺轨期间办理开站业务，供来往机车、车辆及上道设备会让、存放。洛阳龙门站位于本标段的中间位置，并且是大型中间站，是长轨列车中转、线路扣配件及设备上道的主要车站，在洛阳龙门站设临时调度指挥系统。站内正线高速道岔铺设采用长枕埋入式无砟道床施工方法现场原位铺设，需要满足长轨运输通道或者长轨运输车的会让条件，如果满足不了运输及会让条件则先铺设临时道岔过渡，在长轨铺设完成后，拆除临时道岔再进行正线道岔铺设，普通站线道岔与站线长轨铺设同步进行。本标段长轨铺设采用的是目前国际上最先进的跨区间无砟轨道无缝线路施工工艺技术，全线采用500米单元长轨，采用前拖拉后推送铺轨法进行铺设，K922型现场移动接触焊轨设备焊接。作为以后高速铁路轨道铺设技术的发展方向，郑西客运专线所采用的无砟轨道无缝线路长轨铺设技术具有非常重要的意义，针对这种技术进行总结，以期通过文中的总结分析对铁路无砟轨道无缝线路长轨铺设技术的研究起一定的帮助作用。本文主要从轨道铺设的基本步骤、施工方法以及施工工艺等几方面对郑西铁路客运专线长轨无砟轨道无缝线路铺设进行总结分析。2无砟轨道长轨铺设总体施工步骤、作业方法、工序流程长轨轨道铺设与普通轨道铺设具有很大的不同，不仅体现在施工工艺上，还体现在施工的作业流程上。针对郑西铁路客运专线，所采用的长轨轨道铺设方法为一次性铺设跨区间无缝线路施工方法，作业流程较为复杂。郑西客运专线铺轨I标在洛阳南设置一个存轨基地，配置两套株洲产WZ500改进型铺轨设备，以现场500m长轨一次拖拉放送入槽的方法，左右线两台铺轨机相隔3天时间，由洛阳南铺轨基地按先郑州方向后西安方向铺设。共4台套移动焊轨机完成单元轨焊接、应力放散锁定焊接施工。长轨拖拉放送、单元轨焊接、应力放散锁定焊接相距一定间隔同步并行组织施工，以减少工程线运输列车车轮对焊接接头的伤损。新设车站站线和动车所（段）有砟无缝线路按换铺法形成，先采用25、12.5m标准旧轨铺设就位，大型养路机械捣固、稳定作业后，更换成500m长轨，并完成单元轨焊接、应力放散锁定焊接，最终形成无缝线路。站内正线高速道岔采用长枕埋入式无砟道床施工方法现场原位铺设，会让股道道岔采用临时道岔过渡。总的来说，项目部进场之后总体的施工步骤、作业顺序及流程为：存轨场设置→长钢轨运入存放→长钢轨运出铺设→单元轨节焊接→应力放散和锁定→轨道精整、测量及打磨→轨道验收。并且在具体的施工过程中实行紧密流水作业方法循环施工。在整个作业流程中，每一个环节都非常重要，对于整体都有很大的影响。因此，在郑西客运专线施工过程中遇到过很多的问题，这些问题严重影响着整个工程的施工，但是通过工程技术人员的集体攻关所有的问题都迎刃而解。2.1存轨场的设置根据郑西铁路客运专线公司的要求，洛阳南铺轨基地要建成具备400km存轨能力的长轨存放场，以保证铺设无缝线路的500m长钢轨能源源不断地从郑州局焊轨厂或全国各焊轨工厂运来和供应到铺轨现场，按照工期要求铺设完成。郑西客运专线铺轨I标工程铺轨基地设于洛阳南李屯站LYK9+670客运专线北侧麦地，洛阳南李屯站位于铺轨I标工程的中央位置，距离施工起点150公里，终点120多公里，有利于施工组织。并且该场地比较平缓，地面标高与既有洛宜支线高差仅约4米，有利于与既有线便接，铺轨基地临时线路在洛宜铁路李屯站东咽喉安全线LYK9+129处引入。铺轨基地设1条装卸线，设置32m跨度2T龙门群吊32架，500米长轨存放台1座，长轨存放台C20砼基础梁101根，梁间距5米。基本满足具备400km存轨能力规模的要求。2.2长钢轨运入存放本标段500m长钢轨按存轨的方式解决。2008年11月上旬，洛阳南铺轨基地400km存轨规模存轨场建成，从2009年1月开始每个月存轨100km，至2009年4月完成400km存轨。铁道部协调各焊轨厂根据每月存轨计划，将500m长钢轨采用厂制式长轨运输车（按四层14km每车装车）从焊轨厂经京广线、陇海线、焦柳线、洛宜支线、李屯站送达洛阳南铺轨基地存轨场。2.3长钢轨运出铺设铁道部、郑西公司统筹解决长轨专列，本标段配置三列拆装式长轨专列，完成从存轨场至铺轨现场的长钢轨装卸、二次转运，实现长钢轨的不间断供应。按铺轨计划表组织长钢轨运输车在存轨场装车线装车，拆装式长钢轨运输车按两层6km每车装车。每层钢轨经核对无误后，进行锁定，防止运输途中钢轨串动，危及行车安全。本标段采用株州产WZ500改进型铺轨机，按一次性拖拉入槽式铺轨作业法铺设无砟轨道长钢轨，每隔5～8根枕安装一组扣件，确保工程线运输安全。机组主要由长轨条牵引车、滚轮、动输小平车、滚轮小车Ⅰ、滚轮小车Ⅱ、滚轮小车Ⅲ、分轨车、钢轨运输车（首车）、钢轨运输车-1、钢轨运输锁定车、钢轨运输车（尾车）等组成。经必要的列检作业后，采用DF4型内燃机车以推送的方式将长轨车推送到位，大于12‰的坡段，按双机推送。运输车按前分轨小车前轮中心线距已铺好钢轨末端约350mm处停好就位。当运输列车停好就位后，迅速安放铁鞋。松开要拖拉钢轨的锁定装置，将分轨导框调到与拖拉钢轨位置相应的宽度，用牵引车上的卷扬机钢丝绳(带夹轨器)到长钢轨运输列车上拉钢轨，用推送装置推送钢轨至牵引车钢轨夹钳处，将钢轨头与牵引车钢轨夹钳锁固好。牵引车拖拉钢轨前行，在无砟轨道轨枕边缘（靠近前进方向），每隔12m左右放置一对滚轮。牵引车在施工地段运行限速5km/h，离末端还有10m时，拖轨机降速至0.5km/h，钢轨末端滑下前分轨小车滑槽时立即停车。把钢轨平稳拖拉到与已铺好的钢轨连接，安装钢轨夹轨器。依次取出滚轮，直线地段隔7上1、曲线及大坡度地段隔5上1上紧一组扣件，接头前后各3根轨枕扣件应安装齐全。用运输小平车收取滚轮，在牵引车尾部平台码放好。铺轨列车以不大于5km/h的速度推进，进行下一对长钢轨的拖拉放送。WZ500型铺轨机铺轨施工工艺流程如下：WZ500型铺轨机铺轨施工工艺流程图2.4单元轨节焊接本标段现场单元焊根据计划滞后长钢轨拖拉放送工位7km，按左右线各一台配置两套K922型移动接触焊轨设备，以1000~2000m为一单元轨节进行单元轨焊接，在单元轨节长度调整地段，单元轨节长度不得小于200m。无缝道岔中单组或相邻多组一次锁定的道岔及其间线路组成一单元轨节。K922型移动焊轨机主要由30t轨道平车、液压支腿、动力集装箱和焊接集装箱组成。动力集装箱内安装一台柴油发电机组，另一个集装箱分成三个舱，分别安装液压系统和冷却系统、操作系统、焊机头。焊轨前先利用手提砂轮打磨机对待焊钢轨与电极接触处轨腰进行除锈打磨，用角磨机对钢轨端面进行打磨；拆除待焊钢轨所有扣件以及待焊轨后端钢轨约12.5m范围的扣件，在待焊钢轨下每隔12.5m支垫滚轮，以满足焊接过程拉轨的需要；当载有移动焊机的平板车第一个轮对距焊接位置2.4m左右时，焊机对位完成，迅速安放铁鞋，利用液压支腿顶升平板车，使其前轮离开轨顶面6～8cm，利用起道机将钢轨顶起，在距待焊端面1m左右钢轨轨底敲入斜铁，利用焊机夹紧两待焊钢轨进行对位，对位应满足预拱度为1.7～2mm，轨头水平和垂直方向错边不得超过0.5mm，轨底边缘错边不得大于1mm；钢轨焊接使用K922型移动闪光焊机进行，焊机夹紧钢轨后自动焊接钢轨并推除焊瘤，焊机操作人员应认真观察焊接过程并填写焊接记录，焊接结束后立即检查焊机钳口部位及钢轨与钳口接触处，如果焊头存在被钳口烧伤、严重错位、推瘤推亏、裂纹等缺陷都应判为不合格，每焊完一个焊头应对钳口进行清理，保证钳口表面光洁、平整；焊后正火使用火焰加热器对接头进行加热，正火过程中应控制好氧气、乙炔流量及摇火摆动频率，加热起始阶段轨头表面中心线温度应在400℃以下，加热终了轨底表面中心线温度应为850℃左右，正火结束后用光电测温仪测量并记录温度，用波磨尺测量轨顶面和内侧工作面的平直度是否满足规范要求；正火后利用钢轨角磨机对焊接接头的轨顶面、侧面、轨底角表面进行粗打磨，打磨时不宜横向打磨焊缝；精打磨采用仿形打磨机对焊缝两侧各450mm范围内的轨顶面、轨头内侧工作边进行，精磨前接头温度应低于50℃，精磨后接头表面的不平度应满足焊缝中心线两侧各100mm范围内不大于0.2mm，轨顶面及轨头内侧工作边母材打磨深度不应超过0.5mm；打磨完成后每个钢轨焊接接头均应进行超声波探伤检查，探伤时接头的温度不应高于40℃，焊接接头中发现缺陷当量大于探伤灵敏度规定值时，应判定为不合格，经外观和探伤检查不合格者均必须锯切重焊；最后依次取出滚轮，使长钢轨落入承轨槽，直线地段隔7上1、曲线及大坡度地段隔5上1上紧一组扣件，接头前后各3根轨枕扣件应安装齐全。移动焊机以不大于5km/h的速度推进，进行下一单元焊接。K922型移动接触焊轨机单元焊施工工艺流程如下：单元焊施工工艺流程图2.5应力放散和锁定应力放散和锁定安排在施工区段长轨放送和单元轨节焊接完成后进行，滞后单元轨焊接14km，也按左右线各一台配置两套K922型移动接触焊轨设备进行应力放散和锁定焊。应力放散施工前先设置好位移观测桩、解除无缝线路末端至零点范围的扣件、安装撞轨器、安装钢轨拉伸器、拉轨等。施工时首先是拆除待锁定单元轨节的全部扣件和后方单元轨节12.5m范围扣件，待锁定单元轨节每隔12.5m支起钢轨放置滚轮，并将前方的单元轨节锁定25m范围的扣件作为拉伸器的固定端，撞轨器分别放在300m、600m、900m、1200m处，待滚轮安装完毕后用钢轨拉伸器和撞轨器对钢轨进行拉轨作业，将锁定焊接口前后两股钢轨轨缝拉至5mm内，以便于焊接。无缝线路应在设计锁定轨温范围内锁定，且同一单元轨节左右股钢轨的锁定轨温差不应大于3℃，相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于5℃，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不应大于10℃。量测钢轨温度，根据轨温是否在设计锁定轨温范围内分别采用“滚筒法”和“拉伸器滚筒法”进行应力放散和线路锁定，测量轨温时，要对钢轨的不同位置进行多点测量，取平均值。当轨温在设计锁定轨温范围内时采用滚筒放散法,用撞轨器沿放散方向撞击钢轨，其他人员用小锤敲击轨腰放散应力,放散应力过程中，始终有专人在轨头量测位移变化情况，当位移出现反弹时，证明单元轨节内应力已经为零,同时观察“零点”位置是否归零，如果不能到位，调整撞轨位置撞轨直至“零点”归零,此时，立即拆除滚轮使钢轨落槽，上扣件锁定单元轨节。当作业轨温低于锁定轨温时采用拉伸放散法,根据单元轨节长度和设计锁定轨温与作业时实测轨温差，按公式ΔL=αLΔt（α＝11.8×10-6/℃）计算出钢轨拉伸量,拉轨前须在钢轨上每100m设置一个临时位移观测点，用来观测单元轨节的应力放散是否均匀，拉轨过程中，始