长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工艺

在铺轨基地内设接触焊焊轨场,将5节25m的定尺钢轨焊成125m的长钢轨。然后依据轨节表,将长钢轨、短轨枕、扣件和两端带铰的长钢枕组成长轨排。⽤8台龙门吊将长轨排吊装到长轨排运输列车上,在列车中部的平板车上安装具有纵、横向限位的钢轨固定⽀座,在其余平板车上左右股分别安装有横向限位容许纵向移动的钢轨活动⽀座。

当长轨排运输到作业⾯附近后,由8台铺轨龙门吊将长轨排同步吊起运送到已成型道床钢轨接头前端的活动滚道上,采⽤⼩型⽓压焊机焊接|考试⼤|连合接头,经正⽕、打磨和探伤检测合格后,在轨排上安装调轨⽀撑架,对轨道状态进⾏⽅向、⽔平、⾼低、轨距及正⽮等⽅⾯的调整。再灌注混凝⼟⽀墩,将调整到位的轨排固定,最后灌注道床混凝⼟。当⼀个长轨条区段(道岔与道岔之间或两缓冲区之间)整体道床施⼯完毕后,若混凝⼟灌注时的轨温不在设计锁定范围内,应放散应⼒,将钢轨在设计锁定轨温下重新锁定,完成整体道床和⽆缝线路施⼯。 2　施⼯中的关键技术

2.1　列车运输短轨枕长轨排通过⼩半径曲线

25m长的轨排在曲线上运输时,仍能维持直线状态,⽽125m长的轨排通过曲线时必须随线路的曲线半径相应⽔平弯曲。⽽地铁线路曲线多、半径⼩,最⼩曲线半径为300m,长轨排是否能顺利通过⼩半径曲线,成为“长轨排法”成败的关键。

长轨枕长轨排通过⼩半径曲线时需要相当⼤的⽔平⼒,⽽轨道实际不能提供如此⼤的横向⽔平⼒,所以长轨枕长轨排不能在⼩半径曲线地铁施⼯中采⽤。

短轨枕轨排是通过临时长钢枕与钢轨形成轨道框架的,如果长钢枕与钢轨是铰接,轨排弯曲时,钢枕与钢轨之间为理想铰,其夹⾓可随之⾃由调整,则钢枕不会对钢轨施加轴向⼒,外轨与内轨可⾃由伸长和缩短,⽽仍维持原长度,则轨排的惯性矩为: I轨排=2I轨=2×524=1048cm4。

对于由两端带铰的长钢枕组成的短轨枕长轨排,钢枕间距为6.25m~7.5m,并考虑铰接处的摩擦⼒矩和活动钢轨⽀座的摩擦⼒,轨排的惯性矩可取I轨排=1.5×2I轨=1.5×1048=1572cm4。 故短轨枕长轨排在⼩半径曲线R=300m处,其所需的弯矩

为:M=EI/R=2.1×105×1572×104/300×103=11.00×106N·mm=11.00kN·m。

长轨排运输列车位于曲线上时,轨排所需的弯矩由2节平板车中部钢轨⽀座的横向反⼒组成的⼒偶提供的。由于列车采⽤10辆车长12.5m,限载16t的4轴平板车连挂⽽成,故钢轨⽀座所受的横向反⼒F⽀=11.00/12.5=0.88kN,每个车轮作⽤在⾛⾏轨上的横向反⼒为:F轮=0.88/4=0.22kN,远⼩于单个钢轨扣件所允许的横向⼒(40kN),故长轨排运输是安全的。

在曲线上⽤8台铺轨龙门吊机组吊运长轨排时,轨排所需的弯矩由2台龙门吊索的⽔平分⼒组成的⼒偶提供。

由于短轨枕长轨排是由两端带铰的长钢枕连接⽽成,在曲线上运输时外轨与内轨仍维持原长度,当列车中间的平板车上安装具有纵、横向限位功能的固定⽀座将钢轨固定后,轨排前后两端的外轨相对于平板车将向内缩进,内轨相对于平板车将向外伸出,其窜动量Δ=SL/4R=1.5×125/4×300=0.156m=156mm。因此在其余的平板车上应安装仅有横向限位、容许纵向移动的左右股分别设置的钢轨活动⽀座。活动⽀座纵向移动由两部分构成,上托棍和下部移动⼩车,上托棍的移动解决两轨枕间的移动距离,下部移动⼩车解决超出轨枕间距时的串动量。该活动⽀座以确保列车进⼊曲线时,长轨排中间固定,左右股钢轨可前后⾃由窜动的状态。

2.2　长轨排运输列车在长⼤坡道上运⾏

由各类短枕和扣件组成的125m长轨排,重量达65t~75t,在⼤坡道上运输时,对机车的牵引⼒需求较⾼。机车的牵引⼒除取决于发动机的功率外,还受动轮和钢轨间的粘着⼒的限制。机车牵引⼒越⼤,机车的轴重也越⼤,这⼜受地铁或轻轨⾼架线桥梁设计轴重的制约,限制了机车的选择范围。机车所能牵引的重量由货物的重量和车辆⾃重组成,轨排重量仅为0.52t/m~0.6t/m,对车辆载重量要求较低,采⽤轻型平板车是解决这⼀问题的关键,故应设计和制造适合于地铁施⼯运输的专⽤平板车。平板车可采⽤铁路货车制动系统的四轴车,车长12.5m,车宽2.3m,⾃重8t,额定载重量16t。 2.3　铺轨龙门吊机组吊运长轨排时的机组同步运⾏

当长轨排运送到作业⾯后,由具有同步起吊和同步⾏⾛功能的8台铺轨龙门吊将长轨排吊起运送到安装位置。龙门吊采⽤了变频电机和PLC芯⽚可编程控制器。龙门吊控制系统具有设计巧妙、操作转换灵活、⾛⾏调速平稳、联动控制同步性好、8台龙门吊中可任意台数组合连接控制、现场使⽤⽅便等特点。 2.4　长轨排钢轨联合接头的⽓压焊接

“长轨排法”的钢轨联合接头的焊接安排在整体道床施⼯前进⾏,并与整体道床各⼯序形成流⽔作业。焊轨时长钢轨上吊挂着短枕及扣件,其重量约为长钢轨重的4倍~5倍,增加了⽓压焊顶锻时的阻⼒。为了确保联合接头的焊接质量,除严格按⽓压焊接⼯艺施焊外,还应采⽤如下措施:

1)在焊接接头15m范围内,每隔3m设⼀滚轴⽀架,形成临时滚道线,确保钢轨在焊接接头附近保持⼀直线,同时也减少顶锻时轨底的摩擦阻⼒。2)在15m范围外,轨排仍悬吊在铺轨龙门吊机组上,且门吊偏离吊点约5cm~10cm。焊接顶锻时,吊索的⽔平分⼒有助于克服轨底的阻⼒。 2.5　⽆缝线路的锁定

“长轨排法”道床混凝⼟灌注时,当混凝⼟对短轨枕的阻⼒⼤于钢轨扣件的纵向阻⼒时,实际上已对长钢轨进⾏锁定。因此必须记录道床灌注时的轨温,并设置钢轨爬⾏观察标志。当⼀个单元长钢轨区段整体道床施⼯完毕后,可根据施⼯实际情况,对该段长钢轨进⾏锁定。⾸先依据道床灌注时的轨温记录,⽐照设计锁定轨温制定实施⽅案。当该单元轨区段内道床灌注时的轨温,均在设计锁定轨温要求范围内,可视该段长钢轨已在设计锁定轨温时锁定,不需要进⾏钢轨应⼒调整。当该单元轨区段内道床灌注时的轨温,仅有局部超出设计锁定轨温范围,可根据实施⽅案将不符合区段及两侧⼀定范围内的扣件卸开,进⾏钢轨应⼒放散,满⾜设计

锁定要求后,进⾏锁定。当该单元轨区段内道床灌注时,如⼤部分区段的轨温超出设计锁定轨温,则该区段应全部放散应⼒,重新在该段设计轨温下进⾏锁定。 3　结语

实践证明,短轨枕长轨排整体道床施⼯⽅法具有对施⼯环境污染⼩、长轨排运输及钢轨焊接对道床施⼯⼲扰⼩、施⼯⼯期短、钢轨焊接质量有保证、焊接接头不会置于轨枕上、曲线线路圆顺等技术特点,是对城市地铁和轨道交通施⼯的⼀项变⾰,具有⼴阔的应⽤前景。