t高速铁路工程无缝线路施工技术高校

第三章高速铁路无缝线路第三节长轨条的焊接

第二节超长无缝线路第四节无缝线路的维修养护

第一节无缝线路结构类型第一节无缝线路结构类型

高速铁路无缝线路结构有两种主要型式：一种是XX铁路所采用的，在单元轨条之间设置一组正反向伸缩调节器；另一种是XX、XX等XX铁路所采用的超长无缝线路。

XX新干线的无缝线路每隔1.5km设置一组正反向钢轨伸缩调节器，并在其间焊联钢轨胶接绝缘接头，在大跨度桥梁及跨度不大、总长较长的桥上更为广泛采用钢轨伸缩调节器，如：XX新干线XX桥、XX桥、XX桥等桥上无缝线路均设置伸缩调节器。

XX新干线也有采用超长无缝线路实例，如：上越新干线棒名隧道内铺设长12981m无缝线路，XX道青森一扎幌间青函隧连长53.85km，无缝线路初步设计方案采取设置伸缩调节器，经技术经济比较得出结论，采用超长无缝线路能获得更高的技术经济效益，因而在青函隧道内铺设一段长53km的无缝线路。

钢轨伸缩调节器EJ（ExpansonJoint）

主要用于无缝线路所跨越的长大连续梁桥上、以及道岔附近。目前在无缝线路采用的EJ包括单向和双向两种。当在跨超过120m的连续梁上铺设无缝线路时，由于梁、轨的材质不同，在温度变化因素作用下的纵向变形也不同，纵向变形受到限制时就会转化为内应力。如果钢轨所承受的内应力与其他各种应力叠加后超过钢轨的容许应力，将会影响到轨道的安全性、稳定性，危及行车安全。解决这一问题的措施之一是铺设钢轨伸缩调节器。钢轨伸缩调节器平面线型采用的是缓和曲线型。缓和曲线在用于高速铁路时是非常必要的，它可以降低车轮对纵坡的冲击，减小轨道的几何不平顺。

XX和XX高速铁路采用感应式或音频式无绝缘轨道电路，站线的钢轨绝缘接头采用高强度、高韧性胶接绝缘接头，因而较为广泛地采用超长无缝线路。但在大桥上铺设无缝线路仍然设置伸缩调节器，例如：XX高速铁路巴黎一里昂段，从XX至XX就有为较多的预应力混凝土连续梁桥无缝线路设置伸缩调节器。XX高速铁路的XX、XX桥、XX桥设有传力装置或徐变连接器，铺设无缝线路仍采用伸缩调节器。

无缝线路设置伸缩调节器的投资费用较高，且在伸缩调节器范围内轨道平顺性不及超长无缝线路。我国高速铁路无缝线路结构以超长无缝线路作为主要结构型式，但在长大桥上铺设无缝线路，为减少桥梁和轨道所受纵向力，宜设置伸缩调节器。

因遍设缓冲区而使焊接长钢轨的长度限制在1—2km以内的无缝线路。

使焊接长钢轨的长度由普通无缝线路的1—2km延长至两个相邻车站站端道岔之间长度的无缝线路。

使用无缝道系将焊接长钢轨穿越车站道系，从而使一条焊接长钢轨将多个区间无缝线路连接成一体的无缝线路。概念区分超长无缝线路是跨区间无缝线路和全区间无缝线路的统称第二节超长无缝线路普通无缝线路区间无缝线路跨区间无缝线路

高速、重载是铁路现代化的重要标志，超长无缝线路的发展则是现代化铁路强化轨道结构的客观需要。采用强度高、绝缘性能好、使用寿命长的胶接绝缘接头和道岔的无缝化是发展超长无缝线路必须掌握的关键技术。

优越性1、彻底地实现了线路的无缝化，全面地提高了线路的平顺性和整体强度。

无缝道岔指的是道岔自身钢轨接头的焊接、胶接或冻结，以及道岔两端钢轨与连接轨的焊联。无缝道岔钢轨在温度力作用下力的传递与分布规律，是无缝道岔设计的理论基础。2．超长无缝线路取消了缓冲区及钢轨接头，因而钢轨部件的损耗率和维修工作量得以进一步减少。3．超长无缝线路没有伸缩区，伸缩区因过量伸缩而不能复位时产生的温度力峰，都随之消失，有利于轨道的稳定和维修管理。

5．无缝道岔为道岔实现上部准、下部稳的整体稳固状态打下了基础。

时速120km以上的区段铺设了12号提速道岔；时速160km以上、200km及以下的区段铺设了12号或18号可动心轨道岔。岔枕以混凝土岔枕、弹条扣件为主；尖轨在弹性可弯中心之前设限位器，之后设分布的间隔铁；可动心轨辙叉采用了长翼轨；固定型辙叉前后趾4个接头采用了高强度冻结接头；锁闭方式改用了利于调整错位的外锁闭。

6．超长无缝线路及无缝道岔的绝缘接头一律采用胶接绝缘接头。

冻结接头和胶结绝缘接头1、冻结接头利用钢轨轨腔上下颚两个张口斜面，将夹板上下面也加工成同样斜度的斜面，然后使用10.9级高强度专用大六角螺栓，利用1.3～1.4kN·m紧固扭矩，产生较大的接头阻力，实现钢轨接头的有效冻结。

冻结接头夹板采用B7钢制作，在工厂专用模具内将钢轨胶结绝缘材料和夹板胶结在一起，到现场组装使用，减少了养护维修成本和养护维修工作量。

经测试，最大接头阻力为1300kN，远远超过一般钢轨接头阻力600kN，冻结效果良好。2、胶接绝缘接头

无缝线路的有绝缘轨道电路和无缝道岔的绝缘接头必须采用胶接绝缘接头。这类接头分为胶接绝缘钢轨和胶接绝缘夹板。胶接绝缘钢轨和胶接绝缘夹板均采用特制夹板和绝缘胶板由工厂按各自的工艺制成。胶接绝缘钢轨与长轨条和无缝道岔钢轨的联接采用焊接。钢轨胶接绝缘缘材料以热胶胶为主，大多多数采取工厂厂生产。胶接接绝缘接头由由以下部件组组成：钢轨、、全断面夹板板、绝缘胶板板、绝缘套管管、绝缘端板板、高强度螺螺栓、平垫圈圈，经加温、、加压固化而而成。控制温度是保保证胶接质量量的关键。XX胶接轨厂自行行研制了用远远红外线加热热板的加温箱箱，箱温通过过控制箱调节节，轨温的升升降通过热敏敏温度计监测测，效果良好好。它有以下下优点：1．能对加温温温度实行有效效控制，根据据气温变化，，可调整加温温温度，一次次加温不到位位可再次加温温。2．钢轨、夹板板可同时在加加温箱内加温温，两者温度度一致，可保保证胶接质量量。3．在胶接时，，可以从容地地进行胶接部部件的组装，，不必担心温温度下降而紧紧张操作。一一旦胶接温度度低于规定值值，可在组装装后再度升温温，以确保胶胶接质量。4．工艺简单，，操作容易，，可降低成本本。１、钢轨通常使用2根各长3.25m全长淬火轨，，硬度达到320—340HB，为防止钢轨轨胶接绝缘接接头运营时产产生轨顶肥边边，胶接端的的轨顶必须按按2x45°倒棱，钢轨外外观平直，用用1m直尺检查，轨轨顶不平顺不不超过0～十0.2mm，轨头侧面不不平顺不超过过±0.2mm。2．胶层钢轨胶接绝缘缘材料拟采用用热胶槽板，，在工厂制成成成品，要求求槽板截面尺尺寸如图所示示：3．全全断断面面夹夹板板的的设设计计需需考考虑虑以以下下要要求求：：(])按照照胶胶层层固固化化后后的的厚厚度度，，预预留留夹夹板板与与钢钢轨轨之之间间的的间间隙隙；；(2)增大大夹夹板板竖竖向向刚刚度度，，以以减减小小列列车车荷荷载载作作用用下下胶胶接接绝绝缘缘接接头头的的挠挠度度；；(3)几何何尺尺寸寸尽尽可可能能对对称称，，便便于于轧轧制制加加工工和和热热处处理理；；(4)按照照轨轨道道电电路路的的要要求求，，全全断断面面夹夹板板外外形形设设计计还还应应给给扣扣件件安安装装留留有有必必要要的的空空间间4．紧固固件选用小小扭矩矩系数数Ｋ的的高强强度螺螺栓，，当螺螺栓公公称直直径ＤＤ、螺螺栓扭扭力矩矩M一定，，螺栓栓张力力Ｐ与与扭矩矩系数数Ｋ成成反比比：选用小小扭矩矩系数数高强强度螺螺栓可可提高高螺栓栓张力力，使使胶接接钢轨轨绝缘缘接头头获得得良好好紧固固效果果。５、技技术性性能近几年年来，，我国国在吸吸收美美国3M公司和和Allegheny公司钢钢轨胶胶接绝绝缘接接头技技术的的基础础上，，在生生产工工艺上上作了了改进进，从从而使使我国国钢轨轨胶接接绝缘缘接头头整体体剪切切和疲疲劳寿寿命的的检验验值达达到了了国际际先进进水平平。目目前我我国在在干线线上铺铺设的的钢轨轨胶接接绝缘缘接头头数量量已超超过1．5万个。。有的的区段段累积积通过过总重重超过过400Mt，未发发生破破损和和绝缘缘失效效。今今后在在高速速铁路路上的的应用用能够够满足足使用用要求求。二、纵纵向力力的测测定纵向力力检测测的方方法，，大致致可分分为两两类，，一类类是应应变法法，一一类是是应力力法。。应变法法１、观观测桩桩法观测桩桩法是是应变变法的的一种种，是是在长长轨条条铺设设之前前，先先期按按长轨轨条设设计位位置，，即普普通无无缝两两端、、伸缩缩区终终点、、长轨轨条中中点及及距伸伸缩区区终点点100m处的路肩上上埋设5—7对位移观测测值，使用用光学准直直仪和对中中器来进行行观测．在跨区间无无缝线路上上，单元长长钢轨位移移观测桩的的设置如图图所示。当长轨条铺铺设锁定之之后，立即即在与观测测桩相对应应的钢轨上上做好标记记，作为观观测钢轨爬爬行的观测测点。２、测标标法测标法是标标定轨长法法的演进，，它克服了了钢轨与普普通钢尺的的线胀缩系系数差异、、测尺的差差和其它人人为误差等等缺点。在焊轨厂的的配轨车间间，对处于于自由状态态的25m标准轨设标标距为24m，测标是打打在轨头非非工作边侧侧面，直径径不大于0.5mm的冲眼，然然后将设标标轨焊于长长轨条中，，每250m设测标一组组。现场铺铺设后，仍仍用原设标标钢尺或经经检验的钢钢尺，检测测施工锁定定轨温。当当轨温变化化到T时，测定24m的尺长与钢钢轨标距之之差，可视视作钢轨未未实现的伸伸长量，同同理可计算算得锁定轨轨温。应力法钢轨锁定轨温温是零应力轨轨温，那末通通过检测钢轨轨中的温度应应力即可监控控锁定轨温的的情况。目前，如何能能直接准确测测量钢轨温度度应力，仍然然是个技术难难题，各种直直接检测温度度力的仪器设设备，至今仍仍很少能达到到实用水平。。因此，应力力法检测锁定定轨温，尚未未进入阶段。跨区间无缝线线路纵向力（（温度力）的的调整一、应力放散散超长无缝线路路因取消了缓缓冲区，因而而应力放散时时，不可能通通过更换不同同长度的缓冲冲轨来补偿无无缝线路的放放散量，只能能锯切钢轨，，预留“开口量”，采用液压钢钢轨拉伸器张张拉钢轨和撞撞轨实现应力力放散。为达到放散均均匀、彻底，，要求张拉钢钢轨时，必须须将长轨条搁搁置在滚筒上上，并每隔100m设置钢轨纵向向位移观测标标记，测量放放散量。当液液压拉伸器张张拉钢轨达到到计划放散量量时，立即拆拆除滚筒，拧拧紧扣件。与与此同时，在在钢轨锯切处处用铝热焊焊焊联钢轨，因因而锯切钢轨轨还应考虑铝铝热焊的预留留焊缝。我国采用的是是结合大修的的时候进行。。步骤：１、先将２００m或４００m的长轨条由运运轨小车运到到线路两边边。２、长轨条在在现场实地焊焊接成需要的的有限长的长长轨条。３、焊好长轨轨条后，封锁锁线路（开天天窗），用换换轨车来完成成旧钢轨的转转移和新轨条条的搬入。４、锁定。移动式气压焊焊、铝热焊一、普通无缝缝线路的铺设设第三节长轨轨条的焊接二、跨区间无无缝线路的铺铺设连入铺设法铺设作业轨温与设计锁定轨温范围相符合时，所采用的铺设方法。跨区间或区间无缝线路采用连入铺设法时，本次正要铺设的单元长钢轨的锁定和上次已铺设的单元长钢轨的焊连同时完成，因此又叫“一步法”。插入铺设法在任意轨温下施工。本次铺设的单元长钢轨的锁定与上次已铺单元长钢轨的焊连分别进行，因此又叫“两步法”每个作业时间间内完成铺设设的长钢轨的的的长度单元长钢轨连入铺设法施工质量：温度力分布均匀。施工天窗：时间较长。施工季节性：适宜春、秋季，轨温状态稳定，容易获得适宜的施工天窗。插入铺设法施工质量：温度力分布不均。施工天窗：总时间加长，行车也大为干扰。施工季节性：夏、冬两季。连入法和插入入法的比较长钢轨焊接工工艺移动式气压焊焊电接触焊铝热焊质量好，现场场焊质量好，厂焊焊质量差，现场场联合接头、原位位焊复法专用设备：压机、加热热器、直轨机机。通用设备：氧化瓶、乙乙炔、液化石石油器瓶、减减压器。冷却设备：冷却水泵、液液压设备、油油泵。气压焊接缺陷陷的原因及防防治钢轨的焊接，，有时会产生生外形或内在在的缺陷。一、外形缺陷陷外形形缺陷主要有有：前后不直直，如硬弯、、错牙、扭曲曲等；打磨不不平，如不圆圆顺、打磨过过量、打磨欠欠量等。外外形缺陷陷产生的原因因有二：(1)挑选钢轨不严严，使对接钢钢轨断面的尺尺寸误差大于于规定标准，，或对接时未未严格执行工工艺要求，对对接时形成较较大偏差。(2)对锉头、打磨磨、调直的工工艺掌握不严严，没有达到到规定标准。。二、内在缺陷陷内内在缺陷主主要有：光斑斑、过烧、凹凹陷等。1．光斑斑光斑属属未焊焊透现现象，，它是是常见见的一一种缺缺陷。。光斑斑处手手感光光滑，，呈银银灰色色，焊焊道出出现光光斑的的钢轨轨抗冲冲击性性能显显著下下降。。另一一种光光斑呈呈半焊焊接状状，其其断面面呈灰灰色，，手感感不光光滑，，且有有一定定强度度。产产生光光斑的的原因因如下下：(1)钢轨端端面处处理不不洁，，或受受油、、烟、、水、、尘、、锈污污染；；(2)顶锻力力不足足或过过大，，顶锻锻与加加热温温度配配合不不当等等；(3)加热器器火孔孔不标标准或或摆动动偏移移，以以致加加热不不均匀匀；(4)火焰使使用不不当，，有烟烟或氧氧化火火焰；；(5)火孔受受堵，，气流流不正正常或或不稳稳定，，或气气体中中含有有杂质质；(6)对接的的钢轨轨材质质不同同。2．过烧烧过烧多多出现现在轨轨底两两脚，，严重重者可可烧穿穿。其其外形形呈裂裂缝或或蜂窝窝状，，重者者可目目视分分辨，，轻者者用放放大镜镜观察察。轨轨脚处处产生生缺陷陷，将将使钢钢轨强强度显显著降降低。。其成因因如下下：(1)加热器器局部部火孔孔扩大大，超超出标标准；；(2)加热器器安装装不正正，加加热时时间过过长；；(3)火焰气气流调调节不不当，，形成成气化化性火火焰或或气体体压力力过大大。3．轨底底脚凹凹陷轨轨底底凹陷陷既影影响外外观又又影响响强度度。产产生的的原因因如下下：(1)加热时时间过过长；；(2)加热器器位置置不正正，或或火孔孔不正正常；；(3)对接时时钢轨轨不平平直，，原钢钢轨有有低头头未经经调直直。4．其他他缺陷陷如如热热裂、、气孔孔、切切亏、、横纹纹、焊焊道晶晶粒粗粗大等等。产产生原原因如如下：：(1)工艺不不严格格，打打磨操操作不不当等等；(2)加热温温度高高、时时间长长，加加热器器位置置不正正，或或火孔孔不正正常；；(3)正火工工艺掌掌握不不严，，如时时间不不正常常、正正火温温度过过高或或未达达变态态温度度就进进行了了正火火等接触焊焊接缺缺陷形形成的的原因因一、几几何形形状不不良机械磨磨损、、安装装不正正、支支承轨轨不平平、焊焊机刚刚度不不足因因顶锻锻而变变形、、顶锻锻力不不在同同一轴轴线上上、导导轨松松弛等等，均均有导导致接接头几几何形形状不不良的的可能能。二、未未焊透透1．钢钢轨轨预预热热温温度度不不够够；；2．连连续续闪闪光光过过程程不不稳稳定定；；3．顶顶锻锻速速度度过过低低或或顶顶锻锻时时断断电电过过早早；；4．顶顶锻锻力力不不足足或或顶顶锻锻时时钢钢轨轨在在钳钳口口内内有有滑滑动动5．变变压压器器的的级级数数过过高高。。三、、夹夹渣渣闪光光过过程程不不稳稳定定、、烧烧化化不不够够、、顶顶锻锻力力不不足足或或速速度度过过低低，，均均有有导导致致焊焊缝缝夹夹渣渣的的可可能能。。四、、过过烧烧或或局局部部烧烧伤伤加热热过过量量、、焊焊接接时时间间过过长长、、有有电电流流顶顶锻锻时时间间太太长长，，均均能能导导致致过过烧烧。。局部部烧烧伤伤多多发发生生在在钢钢轨轨与与电电极极接接触触的的部部位位，，尤尤其其轨轨底底容容易易烧烧伤伤。。形形成成的的原原因因是是：：电电极极清清扫扫不不彻彻底底、、有有残残渣渣残残留留、、电电极极磨磨损损不不均均匀匀、、钢钢轨轨打打磨磨不不平平、、夹夹紧紧力力不不足足等等，，导导致致接接触触不不良良，，接接触触电电阻阻增增大大，，以以致致局局部部烧烧伤伤。。五、、无无光光泽泽斑斑点点无光光泽泽斑斑点点是是常常见见缺缺陷陷，，它它严严重重影影响响焊焊接接强强度度。。在在焊焊接接过过程程中中，，顶顶锻锻力力过过小小、、闪闪光光过过程程中中产产生生的的火火坑坑不不能能封封闭闭、、连连续续闪闪光光过过程程不不正正常常、、空空气气侵侵入入而而氧氧化化或或火火口口过过大大引引起起氧氧化化等等，，都都能能导导致致这这类类缺缺陷陷的的形形成成。。六、疏松松疏松一般般发生在在焊缝两两边1－2mm的半熔化化区。钢钢轨加热热过量、、焊接时时间过长长、高温温加热区区过宽等等。铝热焊连连入焊接接（只有移移动式气气压焊的的70%热量）采用铝热热焊连入入焊接，，也要区区分三种种不同的的施工过过程中的的轨温情情况。a．施工过过程中轨轨温比较较稳定预留轨缝缝宁小勿勿大。新新钢轨拨拨入后，，先锁定定轨端25m，然后将轨轨端多余

b．在升温情况下进行连入焊接施工过程中，轨温处于上升阶段，此时预留轨缝值可以稍大一些。新轨拨入后，轨端25m一段锁定。若预留轨缝过大，可用撞轨法调整，然后进行铝热焊。

c．在降温情况下连入焊施工过程中，预留轨缝值可稍小些。用拉伸机拉伸到位，并在保压状态下进行施焊。

线路的养护维维修，坚持预预防为主，修养并重的原原则，贯彻状状态修的方针针，采取大型养路路机械综合维维修+季节性重点工作+临时补修的维维修管理模式式。第四节无无缝线路养护护维修管理一、轨道动静静态检测轨道质量的检检测，其主要要内容包括轨轨道整体状态态和轨道零部部件状态。轨道整体状态态主要是指轨轨道几何尺寸寸，如轨距、、水平及三角角坑、方向、、高低。轨道零部件主主要是钢轨状状态，包括轨轨头磨耗、轮轮廓尺寸、轨轨面短波不平平顺(波磨和接头不不平顺)以及轨头内部部核伤和外表表伤损等。轨道检测按检检测时的工况况分为静态检检测和动态检检测。静态检测沿用用于手工检测测工具进行；；而动态检测测则以轨道检检测车，波磨磨测量车或钢钢轨探伤车对对轨道几何尺尺寸，钢轨波波磨以及钢轨轨伤损等定期期对轨道检测测。在跨区间无缝缝线路上，应应充分利用动动态检测手段段指导状态修修。利用好轨轨道检测车的的检查结果，，变昔日的检检前修为检后后修。轨道动动态检测较静静态检测内容容更全面，结结果更真实有有效地指导现现场的维修工工作。二、胀轨跑道道及钢轨折断断的预防与处处理1、预防胀轨的的主要措施遵循“一准、二清、、三测、四不不超、五不走走”的原则一准：准确掌握实实际锁定轨温温。二清：综合维修、、成段保养作作业半日一清清，零星保养养、临时补修修一撬一清。。三测；作业前、作作业中、作业业后测量轨温温。四不超：作业不超温温，扒碴不超超长，起道不不超高，拨道道不超量五不走：拔开道床不不回填不走；；作业后道床床未夯拍不走走；未组织回回检不走；线线路质量未达达到作业标准准不走；发生生异常情况未未处理好不走走2、胀轨跑道的的处理无论作业中或或作业后，发发现线路轨向向不良，用10m弦测量两股钢钢轨的轨向偏偏差，当偏差差矢度平均值值达到10mm时，必须设置置慢行信号，，并采取夯拍拍道床、填满满枕盒道碴和和堆高碴肩等等措施。当两股钢轨的的轨向偏差平平均值达到12mm，在轨温不变变情况下，过过车后线路弯弯曲变形突然然扩大，必须须立即设置停停车信号，及及时通知车站站，并采取钢钢轨降温等紧紧急措施，消消除故障后放放行列车。发生胀轨跑道道后，可采取取浇水或喷洒洒液态二氧化化碳的办法降降低钢轨温度度。轨温降低后方方可拨道。曲线地段拨道道只能上挑，，不宜下压。。拨道后必须须夯拍道床，，限速放行列列车，并派专专人看守，待待轨温降至接接近锁定轨温温时，再整正正线路和恢复复正常行车速速度。无缝线路发生生胀轨跑道时时，应对胀轨轨跑道情况做做好登记。2、钢轨折断修修复目前我国无缝缝线路钢轨折折断修复沿用用紧急处理—临时处理—永久性修复的的模式。通常经探伤检检查发现重伤伤，养护单位位为确保安全全，多采取临临时处理，即即锯切钢轨破破损部分，插插入不短于4．5m长的同类型钢钢轨，用接头头夹板、M24、10.9S级螺栓拧紧，，在短轨两端端各50m范围内拧紧扣扣件。在高速铁路上上不可能想像像仍采用这种种插入短钢轨轨进行临时修修复。欧洲、XX高速铁路上推推广采用“原位焊复”。所谓“原位焊复”是对伤损钢轨轨进行永久性性修复的一种种新方法，当当轨温低于实实际锁定轨温温，发现钢轨轨重伤或折断断，锯切伤损损钢轨，插入入短轨或不插插入短轨，用用钢轨液压拉拉伸器张拉钢钢轨，使已经经收缩的任意意钢轨截面恢恢复原位，然然后进