嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法与流程

本发明涉及嵌入式连续支撑无砟轨道技术领域，更具体地讲，涉及一种嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法。

背景技术：

嵌入式连续支撑无砟轨道具有减振效果好，采用连续支撑方式，减小了钢轨的异常波磨，延长了钢轨的使用寿命，得到了国内专家的一致认可，也在国内得到了迅速的发展。

嵌入式轨道将钢轨嵌入到承轨槽内，浇注高分子材料熟化锁固钢轨，高分子浇注完成到熟化锁固钢轨，需要一定的时间间隔。在这个时间间隔内，钢轨轨温的轨温必须落在设计锁定轨温范围内，造成一天中可施工作业的时间变短，一天的施工功效变低，且钢轨轨温随时在变化，很难保证钢轨的实际锁定轨温在设计锁定轨温范围内，为了保证钢轨的锁定轨温在设计锁定轨温范围内，必须采用一定的工程辅助措施，如夏天搭棚降温，冬天搭棚升温等，工程施工成本大。

相比传统扣件式轨道，嵌入式轨道钢轨锁定后，后期难以再次进行应力放散，因此对嵌入式轨道无缝线路施工的要求特别严格。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法。

本发明提供了一种嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

A、铺轨：在嵌入式轨道道床和轨道板施工完成后，沿着线路纵向间隔地在轨道板的中间凹槽内布置若干个垫木并将所述垫木垂直线路方向放置，之后将短轨依次沿着线路方向搁置在垫木上；

B、单元轨焊接：采用铝热焊接方式依次将若干根相邻的短轨焊接成单元轨；

C、应力放散：在轨道板的槽区上方间隔地布置若干个支垫滚轮，将单元轨搁放在支垫滚轮上，使单元轨处于自由伸缩状态，利用安装在单元轨一端的撞轨器对单元轨进行撞击并且当单元轨的另一端发生颤动时完成应力放散，随后将单元轨依次放入轨道槽中并将若干根单元轨划分为施工段；

D、轨温调查：根据当日天气情况确定单元轨的锁定施工时间段，锁定施工时间段内要求单元轨轨温在设计锁定轨温范围内，设计锁定轨温范围由设计单位根据施工地的年最高轨温与最低轨温确定。

E、锁定单元轨：在所述锁定施工时间段内并且当单元轨的轨温落在所述设计锁定轨温范围内时，在单元轨两端一定长度范围内安装单元轨锁定工装并锁定单元轨，其中，在单元轨两端安装锁定工装的区域为单元轨的工装锁定区，单元轨中部未安装锁定工装的区域为单元轨的固定区。

F、高分子浇注：对所述单元轨的固定区进行高分子浇注；

G、拆除锁定：当所述单元轨的固定区中的高分子材料表面硬度达标后，拆除所述单元轨的锁定工装；

H、循环处理：重复步骤E至G，依次完成一个独立施工段内的单元轨锁定施工；其中，在对所述一个独立施工段的第i+1个单元轨进行锁定施工时，将所述一个独立施工段中第i+1个单元轨与所述一个独立施工段中第i个单元轨进行铝热焊接，在第i+1个单元轨的自由端安装锁定工装，锁定第i+1个单元轨，随后对第i+1个单元轨的固定区进行高分子浇注，拆除第i+1个单元轨锁定工装，依次完成所述一个独立施工段的无缝线路锁定施工，其中，i为1至n之间的正整数，n为所述一个独立施工段内的单元轨数量；

I、锁定焊接：采用铝热焊接方式将所述独立施工段与相邻施工段钢轨进行锁定焊接直至完成整个嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，在步骤A中，所述垫木之间的间距为10～15m；在搁放短轨时，将短轨布置为沿着线路方向的两列短轨并且每列短轨中的相邻短轨首尾相接，所述短轨是指标准长度为12.5m或25m的钢轨；在步骤B中，所述单元轨长度为200～300m；在步骤C中，所述施工段的长度为1～2km，在放置单元轨时，将单元轨布置为沿着线路方向的两列铁轨并且每列铁轨中的相邻单元轨首尾相接。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，在步骤C中，所述支垫滚轮之间的间距为10～15m并且所述支垫滚轮横跨设置在所述轨道槽上。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，所述施工方法还包括在步骤C之后且在步骤D之前进行的单元轨清理除锈步骤、降噪块和保持架安装步骤、轨道槽清理步骤、弹性垫板或调高垫板安装步骤以及单元轨精调步骤。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，在步骤D中，所述单元轨的设计锁定轨温范围为T±3～5℃，其中，T为施工地的年最高轨温与年最低轨温的中间值轨温；在确定单元轨的锁定施工时间段时，确保所述锁定施工时间段内的气温落在所述设计锁定轨温范围内。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，在步骤E中，所述工装锁定区的长度为40～50m，所述锁定工装之间的间距为3～5m，其中，所述锁定工装通过挤压对单元轨侧面及轨道槽的侧面产生正压力并形成单元轨纵向阻力来锁定单元轨，每个锁定工装提供的钢轨纵向阻力不小于50kN且满足轨温差40℃的锁定要求。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，所述施工方法还包括获取单元轨实际锁定轨温的步骤，具体包括以下子步骤：

标记临时位移观测：在单元轨两端的同一断面位置分别设置钢轨位移左右观测尺，其中，所述钢轨位移左右观测尺分别设置在单元轨的踏面外侧和轨道板的顶面；

测量单元轨轨温：在锁定单元轨之前，采用多点测温取平均值的方式获取单元轨的轨温并记录所述单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数；

计算单元轨的实际锁定轨温：在拆除锁定之后，记录所述单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数，利用锁定单元轨之前的单元轨轨温和锁定单元轨前后的钢轨长度变化量计算所述单元轨的实际锁定轨温，其中，控制相邻单元轨之间的实际锁定轨温温差不大于5℃且曲线外轨轨温不得高于内轨轨温。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，根据下式1计算得到所述单元轨的实际锁定轨温t₀：

其中，L为单元轨的原始长度；α为单元轨的线膨胀系数，取1.06×10^-5/℃；t₁为单元轨锁定之前的轨温；L₁为单元轨锁定之前单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数；L₂为单元轨锁定之后单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数。

根据本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的一个实施例，在步骤H中，在对所述一个独立施工段的第i+1个单元轨的固定区进行高分子浇注时，将第i个单元轨的工装锁定区并入第i+1个单元轨的固定区一起进行高分子浇注。

与现有技术相比，本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法能够，提高了嵌入式连续支撑无砟轨道系统无缝线路施工功效，降低工程施工辅助措施成本，保证保证了嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定轨温在设计锁定轨温范围。

附图说明

图1示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的工艺流程图。

图2示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中短轨搁置的状态示意图。

图3示出了全国各地区的最高轨温、最低轨温、中间轨温和最大轨温差。

图4示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中锁定工装的结构简图。

图5示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中锁定单元轨的作业程序图。

图6示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中高分子浇注的作业程序图。

附图标记说明：

1-轨道板、2-轨道槽、3-垫木、4-短轨、5-千斤顶、6-第一楔形块、7-第二楔形块。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将对本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法进行详细的说明。

图1示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法的工艺流程图。

根据本发明的示例性实施例，所述嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法包括以下多个步骤。

步骤A：铺轨

在嵌入式轨道道床和轨道板1施工完成后，沿着线路纵向方向间隔地在轨道板1的中间凹槽内布置若干个垫木3并将垫木3垂直线路方向放置，之后将短轨4依次沿着线路方向搁置在垫木3上。

图2示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中短轨搁置的状态示意图，短轨的具体搁置形式如图2所示。其中，垫木之间的间距优选为10～15m。并且，在搁放短轨时，将短轨布置为沿着线路方向的两列短轨并且每列短轨中的相邻短轨首尾相接。本发明中使用的短轨是标准长度为12.5m或25m的钢轨。

嵌入式钢轨进场验收后，选择确定临时场地堆放钢轨。钢轨堆放式时需分层堆放整齐，底部采用垫木支撑，要求离地高度不小于200mm，每层采用100mm×100mm的垫木隔开，之后直接利用该100mm×100mm的垫木进行短轨4的搁置。

钢轨采用平板车运至现场，并利用吊车将钢轨搁放至垫木上，在吊运过程中应尽量防止钢轨产生塑性变。。

步骤B：单元轨焊接

采用铝热焊接方式依次将若干根相邻的短轨焊接成具有预定长度的单元轨。

区别于扣件式轨道的锁轨方式，嵌入式轨道将钢轨嵌入到轨道槽内并通过浇注高分子材料熟化锁固钢轨。因此，在无缝线路锁定施工之前，需根据线路情况及施工总体安排，在轨道平面布置图中合理确定和划分好各个单元轨的位置和长度，单元轨的划分需考虑路口、桥梁及涵洞等因素，单元轨间的接头处采用现浇道床。优选地，单元轨的长度由设计单位设计确定，一般为200～300m。

铝热焊接是用化学反应热作为热源的焊接方法。焊接时，预先把待焊两工件的端头固定在铸型内，然后把铝粉和氧化铁粉混合物(称铝热剂)放在坩埚内加热，使之发生还原放热反应，成为液态金属(铁)和熔渣(主要为Al₂O₃)，注入铸型。液态金属流入接头空隙形成焊缝金属，熔渣则浮在表面上。为了调整熔液温度和焊缝金属化学成分，常在铝热剂中加入适量的添加剂和合金。铝热焊接具有设备简单、使用方便、不需要电源等特点，常用于钢轨、钢筋和其他大截面工件的焊接。本发明则是将两根钢轨用铝热焊接的方法连接起来，从而形成无缝钢轨。其中，铝热焊接应满足《钢轨焊接第3部分铝热焊接》(TB/T 1632.3)的要求。

步骤C：应力放散

在轨道板1的轨道槽2上间隔地布置若干个支垫滚轮(未示出)，将单元轨搁放在支垫滚轮上并使单元轨达到自由伸缩状态，其中，支垫滚轮之间的间距为10～15m并且支垫滚轮横跨设置在轨道槽2上。利用安装在单元轨一端的撞轨器(未示出)对单元轨进行撞击以释放单元轨内部的应力，并且当单元轨的另一端发生颤动时完成应力放散，随后将单元轨依次放入轨道槽中并将若干根单元轨划分为具有预定长度的施工段。

其中，施工段的长度根据线路情况和工期计划合理确定，一般为1～2km并且，在放置单元轨时，将单元轨布置为沿着线路方向的两列铁轨并且每列铁轨中的相邻单元轨首尾相接以在后续可以通过焊接形成无缝轨道。

如图1所示，本发明的施工方法还可以包括在步骤C之后且在步骤D之前进行的单元轨清理除锈步骤、降噪块和保持架安装步骤、轨道槽清理步骤、弹性垫板或调高垫板安装步骤以及单元轨精调步骤。但本发明方法的关键在于锁定施工部分，因此不对上述常规步骤进行过多限制。

步骤D：轨温调查

根据当日天气情况确定单元轨的锁定施工时间段，锁定施工时间段内要求单元轨轨温在设计锁定轨温范围内，设计锁定轨温范围由设计单位根据施工地的年最高轨温与最低轨温确定。

单锁定施工时间段的选取目的是根据天气预报选取合适的锁定轨温，使锁定施工满足设计锁定轨温范围的要求。而设计锁定轨温范围的选择是根据地域的不同有所不同的，具体地，设计锁定轨温范围可以通过施工地的年最高轨温和年最低轨温的中间轨温来确定。

具体地，单元轨的设计锁定轨温范围可以设定为T±3～5℃，其中，T为施工地的年最高轨温与年最低轨温的中间值轨温。并且，在确定单元轨的锁定施工时间段时，确保锁定施工时间段内的气温落在上述设计锁定轨温范围内。

图3示出了全国各地区的最高轨温、最低轨温、中间轨温和最大轨温差。以成都为例：中间轨温为27.1摄氏度，考虑施工的可操作性，可设定锁定轨温在27.1±3℃范围内即可。而哈尔滨的中间轨温为8.9℃，则哈尔滨的设计锁定轨温也应比成都低。也即，选取单元轨锁定施工时间段就是为了让施工的这一段时间内环境温度都在设计锁定轨温范围内，从而保证锁定施工符合要求。因各地的中间轨温不同，故选取的设计锁定轨温范围也不同。

在本步骤中，还可以对单元轨的几何状态、现场焊接接头质量等进行全面检查，确认无质量隐患。

步骤E：锁定单元轨

在锁定施工时间段内并且当单元轨的轨温落在所述设计锁定轨温范围内时，在单元轨两端一定长度范围内安装单元轨锁定工装并锁定单元轨。锁定的目的是保证高分子浇注完成到熟化锁固钢轨的时间间隔内，钢轨的轨温在设计锁定轨温范围内。

图5示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中锁定单元轨的作业程序图。如图5所示，针对一个独立的施工段，优选地采用连入锁定的施工方式，即先对第1个单元轨进行锁定、高分子浇注、解除锁定、单元轨焊连，再对第2个单元轨进行锁定、高分子浇注、解除锁定、单元轨焊连，以此类推，最后再进行施工段之间的锁定焊接，由此形成整体的无缝线路。

锁定时，在单元轨两端一定长度范围内安装锁定工装并锁固钢轨，其中，在单元轨两端安装锁定工装的区域为单元轨的工装锁定区，单元轨中部未安装锁定工装的区域为单元轨的固定区。其中，单元轨工装锁定区的长度均为40～50m，锁定工装之间的间距为3～5m。

具体地，本发明中的锁定工装通过挤压对单元轨侧面及轨道槽的侧面产生正压力并形成单元轨纵向阻力来锁定单元轨，每个锁定工装提供的钢轨纵向阻力不小于50kN，满足轨温差40℃的锁定要求。

图4示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中锁定工装的结构简图，如图4所示，本发明的锁定工装可以采用该结构，锁定原理：千斤顶1顶升过程中，第一楔形块固定，第二楔形块向上移动，通过挤压对钢轨侧面及轨道板槽区侧面产生正压力并形成钢轨纵向阻力，锁定钢轨。但本发明的锁定工装不限于该结构，只要能够实现轨道的锁定即可。

单元轨锁定时，锁定轨温应符合设计要求，具体可以采用多点测量取平均值的方式获取锁定轨温。当锁定轨温不在设计锁定轨温范围内时，应进行调整并重新锁定；并且，应控制相邻单元轨之间的锁定轨温稳差不大于5℃，且曲线外轨轨温不得高于内轨。夏天超过锁定轨温时，需对钢轨进行隔热降温处理；冬天轨温过低时，进行拉轨或升温处理。

步骤F：高分子浇注

对单元轨的固定区进行高分子浇注。

步骤G：拆除锁定

当所述单元轨的固定区中的高分子材料表面硬度达标后，拆除单元轨的锁定工装。

其中，参照GB/T 6031，对高分子材料表面进行硬度检测，当硬度达到50度时，可拆除锁定工装。

步骤H：循环处理

重复步骤E至G，依次完成一个独立施工段内的单元轨锁定施工；其中，在对所述一个独立施工段的第i+1个单元轨进行锁定施工时，将所述一个独立施工段中第i+1个单元轨与所述一个独立施工段中第i个单元轨进行铝热焊接，在第i+1个单元轨的自由端安装锁定工装，锁定第i+1个单元轨，随后对第i+1个单元轨的固定区进行高分子浇注，拆除第i+1个单元轨锁定工装，依次完成所述一个独立施工段的无缝线路锁定施工，其中，i为1至n之间的正整数，n为所述一个独立施工段内的单元轨数量。

步骤I：锁定焊接

采用铝热焊接方式将所述独立施工段与相邻施工段钢轨进行锁定焊接直至完成整个嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工。锁定焊接时，钢轨轨温应在设计锁定轨温范围内。

图6示出了本发明嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定施工方法中高分子浇注的作业程序图。如图6所示，在对一个独立施工段的第i+1个单元轨的固定区进行高分子浇注时，将第i个单元轨的工装锁定区并入第i+1个单元轨的固定区一起进行高分子浇注。

根据本发明的一个实施例，上述施工方法还包括获取单元轨实际锁定轨温的步骤，通过将实际锁定轨温与设计锁定轨温进行比较可以判定无缝线路锁定施工是否满足设计要求。

具体地，其包括以下子步骤：

标记临时位移观测：在单元轨两端的同一断面位置分别设置钢轨位移左右观测尺，其中，钢轨位移左右观测尺分别设置在单元轨的踏面外侧和轨道板的顶面。钢轨位移左右观测尺包括左尺和右尺，例如，将左尺固定在单元轨上，将右尺固定在轨道板上，由于轨道板是固定的，而单元轨在锁定施工后会发生长度变化，由此可以读出单元轨一端的长度变化量。

测量单元轨轨温：在锁定单元轨之前，采用多点测温取平均值的方式获取单元轨的轨温并记录单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数。

计算单元轨的实际锁定轨温：在拆除锁定之后，记录单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数，利用锁定单元轨之前的单元轨轨温和锁定单元柜前后的钢轨长度变化量计算所述单元轨的实际锁定轨温。其中，锁定单元柜前后的钢轨长度变化量即为单元轨锁定之后单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数与单元轨锁定之前单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数的差值。

具体地，可以根据下式1计算得到单元轨的实际锁定轨温t₀：

其中，L为单元轨的原始长度；α为单元轨的线膨胀系数，取1.06×10^-5/℃；t₁为单元轨锁定之前的轨温；L₁为单元轨锁定之前单元轨两端的钢轨位移左右观测尺总读数；L₂为单元轨锁定之后单元轨两端的钢轨位移左右观测尺读数。

综上所述，嵌入式连续支撑无砟轨道无缝线路施工提高了嵌入式连续支撑无砟轨道系统无缝线路施工功效，降低工程施工辅助措施成本，保证了嵌入式连续支撑无砟轨道系统的无缝线路锁定轨温在设计锁定轨温范围内。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。