新建有砟高铁无缝线路（道岔）应力放散问题分析

周立军 中国铁路上海局集团有限公司南京桥工段

1 概述

我国高速铁路的铺设里程目前跃居世界第一,而且还在迅速发展,随着跨区间无缝线路的开通运营,无缝线路的优越性体现的十分明显,但是由于长钢轨焊接在一起,钢轨内部蕴藏了较大的温度应力,特别是在跨区间无缝线路上的无缝道岔、桥隧及其过渡地段体现的尤其突出。在高铁车站咽喉区,由于养护维修或更换道岔等原因,容易造成某一组道岔的锁定轨温明显高于或低于其他道岔,形成道岔群内温度不均衡现象,进而导致线路不平顺。因此,采取必要的道岔应力放散技术对确保列车运行的安全十分必要。

2 无缝线路（道岔）应力放散规范要求

2.1 《高速铁路有砟轨道线路维修规则（试行）》铁运〔2013〕29号，关于无缝线路（道岔）应力放散相关内容

（1）“无缝线路相邻单元轨节之间锁定轨温之差不应大于5℃，同一区间内单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于10℃；左右股钢轨锁定轨温之差不应大于3℃”。

（2）“左右两股钢轨绝缘接头应相对铺设，且绝缘接头轨缝绝缘端板距轨枕边不宜小于100 mm。胶接绝缘接头与焊接接头间距不应小于20 m，道岔间困难条件下不应小于12 m”。

（3）“无缝道岔应以单组或相邻多组一次锁定的道岔及其前后200 m线路为管理单元”。

（4）“左右股单元轨节锁定焊接相错量不宜超过100 mm。由道岔前端和辙叉跟端接头焊缝确定的道岔全长偏差不得超过±20 mm。单元轨节起止点不应设置在不同轨道结构过渡段或不同线下基础过渡段范围”。

2.2 《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB10754-2018/J1150-2018），关于无缝线路（道岔）应力放散相关内容

（1）“道岔钢轨焊接应先岔内后岔外。岔内钢轨焊接应按设计顺序进行”。“道岔与两端线路钢轨锁定焊接时，限位器子、母块应居中，并记录锁定轨温，在钢轨上标记位移观测‘零点’位置”。“无缝道岔与相邻无缝线路锁定焊联应在设计锁定轨温范围内进行，且与相邻单元轨节的锁定轨温差不应大于5℃”。

（2）“应力放散及锁定施工前应对有砟道床状态参数指标进行测定，满足有砟道床初期稳定状态参数指标要求”。“首次进行道床分层上砟整道工艺试验时，道床达到初期稳定阶段，力学参数应符合以下规定：道床支承刚度不应小于70 kN/mm，道床横向阻力不应小于7.5 kN/枕”。“道床分层上砟整道达到初期稳定阶段时，道床横向阻力不应小于7.5 kN/枕”。“轨道达到初期稳定阶段状态时，轨道静态几何尺寸允许偏差和检验方法应符合表11.3.5的规定”。

表11.3.5初期稳定阶段轨道静态几何尺寸允许偏差和检验方法

（3）“工地钢轨焊接应采用移动式闪光焊接或移动式气压焊接。道岔内及两端钢轨接头宜采用铝热焊”。“环境温度低于0℃时不应进行工地焊接。恶劣天气焊接时，应采取防护措施”。“气温低于10℃时，焊接前应用火焰预热轨端0.5 m长度范围，预热温度应均匀，钢轨表面预热升温至35℃-50℃才能进行焊轨作业，焊后应采取保温措施”。“承受拉力的焊缝，在其轨温高于300℃时应持力保压”。

（4）“无缝线路实际锁定轨温应在设计锁定轨温允许范围内。无缝道岔内锁定焊接宜在设计锁定轨温范围内进行，道岔与两端无缝线路锁定焊接应在设计锁定轨温范围内锁定和焊接”。“当实测作业轨温高于设计锁定轨温范围时，不应进行应力放散”。

（5）“位移观测桩应在无缝线路应力放散锁定前设置，位移观测桩应齐全、牢固可靠、易于观测和不易破坏”。“位移观测桩应编号，每对位移观测桩基准点连线与线路中线应垂直。轨道纵向位移‘零点’标记应齐全，标记大小适当、一致，色泽均匀、清晰”。“线路锁定后，应立即在钢轨上设置纵向位移观测的‘零点’标记，按规定开始观测并记录钢轨位移情况”。“扣件安装到位，符合设计要求”。

（6）工地焊接接头不应设置在不同轨道结构过渡段以及不同线下基础过渡段范围内，并距离桥台边墙和桥墩不应小于2 m。

3 无缝线路（道岔）应力放散准备工作

3.1 轨道几何、结构状态

无缝线路（道岔）放散前应达到初期稳定状态，满足道床横向阻力要求，轨道静态允许偏差值应满足表11.3.5 检验项目要求。全面检查钢轨状态，确保放散前无伤损钢轨、不达标焊缝，避免放散后进行不必要的插轨，影响整个单元的锁定轨温均匀。全面检查扣件状态，确保齐全有效，扭力达标，胶垫无缺少，承轨台、铁垫板清洁无道砟，避免影响扣压力及碎砟掉落堵塞预埋孔。全面检查轨枕状态，确保无失效轨枕，避免放散后批量更换，影响无缝线路稳定性，如图1 施工过程造成的轨枕纵裂。

图1 失效轨枕

3.2 线路（道岔）控制表

图2 无缝线路（道岔）应力放散控制表

无缝线路（道岔）应力放散施工为隐蔽工程，为确保锁定轨温的准确、应力均匀，施工时施工、监理、设备接管单位需进行三方现场确认，全程盯控、监督无缝线路施工是否满足设计、运营维护相关要求。放散控制表按照施工前、中、后，整理了监督、盯控的具体内容，三方全程跟踪人员进行对照写实（如下图），对于不满足控制表要求的一律进行重新放散，确保满足无缝线路（道岔）应力放散规范要求。

4 无缝线路（道岔）应力放散实施过程

4.1 线路拉伸放散

因实测轨温低于锁定轨温，需通过拉伸、撞轨、锁定等相关放散过程，满足无缝线路锁定轨温符合设计要求。拉伸放散过程中每百米设置观测点，施工单位安排每个百米测点一个观测员进行观测拉伸量是否达到计算放散量。测点标记前应先撞轨，保证所放散的轨条各百米测点钢轨位移释放完成，确保放散的轨条处于零应力状态。

拉伸放散时，单元轨节的两个端部会存在不明轨温。一是单元轨节末端（拉伸方向的龙门口），因与后一单元（未放散单元）存在有缝连接，轨温低于锁定轨温，造成锁定困难，最后100 m 的线路测点均存在不同程度的回弹量（回弹量与拉伸量的大小成正比）。二是连续放散时，后一单元的始端（即前一单元的末端）因连续放散，施工单位为保护焊缝质量会人为锁定50 m的线路，造成该区段存在不明轨温。

4.2 线路自由放散

因实测轨温满足设计锁定轨温要求，线路放散时应满足扣件无阻力、按要求布置滚轮及撞轨配合，确保放散前的无缝线路处于零应力状态。

自由放散时，应考虑升温、降温时段及锁定时长、锁定过程轨温变化情况。应充分准备，提前将无缝线路处于零应力状态，加密测量轨温，轨温处于锁定轨温允许范围时快速完成锁定，锁定开始及结束轨温均需处于锁定轨温允许范围内。

4.3 道岔自由放散

图3 焊接前限位器间隙控制

因道岔自身的特殊性，无法完成拉伸放散，只能通过自由放散满足锁定轨温要求，确保道岔单元与前后线路单元锁定轨温满足设计要求。

道岔自由放散时应将整组道岔钢轨件处于零应力状态（辙叉区应保持结构完整），锁定时相关要求与线路一致。锁定后整组道岔平面线形、结构状态、道岔方正、前后长、Q 值、限位器、尖趾距离等均应满足“零误差”要求。如图3，道岔内焊接时利用斜铁进行两侧间隙控制。

5 思考与建议

5.1 单元轨节“搭接法”

为避免放散方式不同（拉伸与自由）、相邻单元（始端与末端）造成的不明轨温问题，进行放散时将前一单元末端100 m 线路纳入本单元进行同步放散，即“搭接”100 m 线路，通过“搭接法”有效解决施工过程中人为造成的不明轨温问题，确保无缝线路应力均匀。

5.2 上下行交叉平行放散

无缝线路应力放散时，同一区间上下行线路应同时具备放散条件，放散施工时可上下行交替进行。从而留有充足时间，确保现场闪光焊接质量；能够减少人员及工机具转移时间，提升施工效率；通过单元轨节长度微调，尽可能统一上下行现场焊缝位置，便于运营期日常养护及设备检查。

5.3 道岔施工建设期时间段控制

因考虑到道岔的特殊性，锁定轨温只能通过自由放散形式进行，施工单位在工期安排时应将道岔施工时间段纳入关键控制工期，在低温季节完成铺设施工、精调整治，才能保障高温季节进行放散、锁定及焊连。

6 结束语

总之，跨区间无缝线路温度应力均匀是线路稳定性的前置条件。为开通运营后设备品质高位保持，尤其能够大大减少道岔工电结合部病害的产生，从而体现出“建维一体化”的重要性。