【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 混凝土軌枕已開始蓬勃發(fā)展，并己在主要干線大量鋪設(shè)。特別是優(yōu)質(zhì)道砟的重要作用和良好效果已引起各有關(guān)部門的重視，在四大干線及提速道岔上優(yōu)先使用了優(yōu)質(zhì)道砟，為改善道床狀態(tài)發(fā)揮了良好的作用，應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料加固路基和整治路基病害的工作，已逐步走向良性循環(huán)的軌道。軌下基礎(chǔ)的優(yōu)化組合，既提高了軌道整體結(jié)構(gòu)的承載能力，又為大量鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路提供了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。 膠接絕緣鋼軌技術(shù)的應(yīng)用為了消除緩沖區(qū)普通絕緣接頭軌縫，延長(zhǎng)無縫線路軌條鋪設(shè)長(zhǎng)度，目前已成功地應(yīng)用了兩項(xiàng)新技術(shù)：一項(xiàng)是采用“無絕緣軌道電路”技術(shù)，采用這種技術(shù)區(qū)間鋼軌不再設(shè)置鋼軌絕緣接頭，可把鋼軌連續(xù)焊接成需要的長(zhǎng)度。另一項(xiàng)是把絕緣接頭膠接起來，使具有高強(qiáng)度、高韌性、長(zhǎng)壽命的膠接絕緣接頭直接傳遞鋼軌縱向力，以盡量延伸無縫線路的長(zhǎng)度，構(gòu)成超長(zhǎng)無縫線路。 跨區(qū)間無縫線路的基本結(jié)構(gòu) 鋪設(shè)范圍一般來說跨區(qū)間無縫線路應(yīng)鋪設(shè)在直線及半徑大于600m的曲線地段，理論上跨區(qū)間無縫線路可以鋪設(shè)無限長(zhǎng)。鋪設(shè)范圍也受當(dāng)?shù)刈罡邷夭钣绊憽? 軌道結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)鋼軌由于跨區(qū)間無縫線路的長(zhǎng)軌條要穿越橋隧，通過車站，除承受正常的列車荷載和溫度力外，還要受橋梁、道岔等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加作用力，在一些特殊地段(隧道、深路塹)，鋼軌溫度力還呈現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。此外隨著軌條的延伸，線路條件、氣候環(huán)境、運(yùn)營(yíng)狀況都將發(fā)生變化，從而使跨區(qū)間無縫線路不但受力復(fù)雜，而且工作條件惡化。我國(guó)的重載運(yùn)輸干線具有高密度、高重量、大軸重并舉?？拓浟熊嚮炫?，安全效益并重，行車速度相差懸殊。繁忙運(yùn)煤干線多在山區(qū)，坡度大、曲線多且半徑小，自然條件惡劣。內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車大部分為三軸轉(zhuǎn)向架，通過曲線的性能差。軌道結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、改造任務(wù)繁重的特點(diǎn)。這些因素的綜合作用，使得我國(guó)的軌道破損、失效嚴(yán)重，惡性循環(huán)。為保證快速重載線路的正常運(yùn)營(yíng)，鋪設(shè)的跨區(qū)間無縫線路就必須采用重型軌道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)重型化、強(qiáng)韌化、鋼軌材質(zhì)純凈化，以增大軌道的剛度和線性阻力，提高無縫線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。目前，我國(guó)60kg/m鋼軌己基本貫通全路的主要干線，根據(jù)我國(guó)的鐵路現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢(shì)，跨區(qū)間無縫線路宜須采用60kg/m及以上全長(zhǎng)淬火鋼軌或其它耐磨軌，同時(shí)各單元軌節(jié)的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能延長(zhǎng)。軌枕及扣件應(yīng)采用Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕或混凝土寬枕，有砟橋上采用混凝土橋枕。特殊情況允許使用I類木枕?；炷淋壵響?yīng)采用彈條Ⅱ、Ⅲ型扣件，木枕使用分開式扣件，岔枕使用分開式彈性扣件。絕緣接頭我國(guó)早期鋪設(shè)的無縫線路長(zhǎng)度之所以只有1～2 km，原因之一是閉塞區(qū)間的軌道電路需要在如此長(zhǎng)的距離內(nèi)設(shè)置絕緣接頭，因而必須把鋼軌斷開。如果要延長(zhǎng)軌節(jié)長(zhǎng)度，就需要在技術(shù)上采取一些措施。目前這些措施有兩種：一是采用“無絕緣接頭軌道電路”技術(shù)，采用這種技術(shù)區(qū)間鋼軌將不需要設(shè)置鋼軌絕緣接頭，可把鋼軌連續(xù)焊成需要的長(zhǎng)度。但在進(jìn)站信號(hào)機(jī)前及道岔區(qū)仍需設(shè)置絕緣接頭。如我國(guó)京廣線當(dāng)初引進(jìn)的法國(guó)四顯示技術(shù)，軌道電路在各閉塞區(qū)間不需斷開，利用不同的頻率來傳遞信號(hào)，理論上己可以取消區(qū)間地面信號(hào)機(jī)，整區(qū)間的軌道電路是貫通的，不需設(shè)絕緣，只要在進(jìn)出站信號(hào)機(jī)處設(shè)置即可。另一種技術(shù)措施是把區(qū)間的絕緣接頭膠接起來，從而把鋼軌連成一個(gè)整體既隔開了軌道電路，又消除了軌縫，增加了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性。絕緣接頭采用膠接式，有兩種形式：一種是采用廠制膠接軌，另一種是采用膠接絕緣夾板。道岔在技術(shù)上跨區(qū)間無縫線路是任意長(zhǎng)的，穿越車站時(shí)鋼軌必須和道岔焊接或膠接在一起。同時(shí)道岔內(nèi)的接頭也應(yīng)該焊接起來，形成無縫道岔。因此，跨區(qū)間無縫線路的道岔應(yīng)采用無縫道岔，這是基本結(jié)構(gòu)特征，也是跨區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)維修的重點(diǎn)。無縫道岔中徹底消除了鋼軌接頭，增加了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，以及道岔的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但同時(shí)由于其兩端承受著巨大的溫度力，且受力情況復(fù)雜，更換尖軌，轍叉時(shí)又非常麻煩，換前切開，換后焊接。因此，這就對(duì)無縫道岔結(jié)構(gòu)的本身提出了較高的要求，如道岔主要部件，例如尖軌、轍叉等，要有較長(zhǎng)的使用壽命。轍叉的材質(zhì)要與前后鋼軌相同，以便能夠焊接。道床應(yīng)采用I級(jí)道砟，且要飽滿，有足夠道床阻力，道岔扣件宜采用彈性扣件。道床作為道床的組成部分，道砟應(yīng)具有以下一些性質(zhì)：質(zhì)地堅(jiān)韌，有彈性，不宜壓碎和搗碎。排水性能好，吸水性差，不易風(fēng)化。用作道砟的材料有：碎石、天然級(jí)配卵石、粗沙、中沙等。選用何種道砟材料，應(yīng)根據(jù)鐵路運(yùn)量、機(jī)車車輛軸重、行車速度，結(jié)合成本和就地取材等條件來決定。我國(guó)道砟級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)如下表141所示：方孔篩邊長(zhǎng)（mm）1625455663過篩質(zhì)量百分比（%）0～55～1525～4055～7592～9797～100表 141這一標(biāo)準(zhǔn)考慮了寬級(jí)配比低級(jí)配道砟有更好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可改善線路道床作業(yè)，也有利于采石場(chǎng)生產(chǎn)的成品度。碎石道床的技術(shù)參數(shù)有：反映道床材質(zhì)的材質(zhì)參數(shù)，如：抗磨耗、抗沖擊、抗壓碎、滲水、抗風(fēng)化、抗大氣腐蝕等材料指標(biāo)、參數(shù)，為道砟材質(zhì)的分級(jí)提供了法定依據(jù)。反映道砟加工質(zhì)量的質(zhì)量參數(shù)，如道砟粒徑、級(jí)配、顆粒形狀、表面狀態(tài)、清潔度等加工指標(biāo)。道砟根據(jù)性能參數(shù)可分為一級(jí)道砟和二級(jí)道砟，對(duì)于特重型軌道、隧道內(nèi)軌道及寬軌枕軌道應(yīng)采用一級(jí)道砟，其它軌道使用二級(jí)道砟?；◢弾r、玄武巖、片麻巖等火成巖、變質(zhì)巖具有較好的抗磨耗、抗沖擊、抗壓碎、抗風(fēng)化、大氣腐蝕的能力，巖石破碎分化后，粘性小，具有較好的滲水性，因此道床的養(yǎng)護(hù)維修工作量小，清篩周期長(zhǎng)，不易出現(xiàn)道床翻漿、板結(jié)等病害，這類道砟大多屬于一級(jí)道砟。而石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽、沉積巖情況則相反，大部分屬于二級(jí)道砟，甚至等外級(jí)。采用一級(jí)道砟具有最佳的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益，這早己為國(guó)內(nèi)外研究和使用經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。因此，跨區(qū)間無縫線路應(yīng)采用一級(jí)道砟，其優(yōu)良的材質(zhì)和特點(diǎn)可以使跨區(qū)間無縫線路的性能發(fā)揮得更充分，效益更明顯。長(zhǎng)軌條兩端的結(jié)構(gòu)跨區(qū)間無縫線路理論上可任意長(zhǎng)。其兩端終結(jié)處一般有如下三種軌端結(jié)構(gòu)形式可供選擇：（1）錨固式若站端為盡頭線，車站之間距離恰當(dāng)且溫差不大，可把長(zhǎng)軌節(jié)鋼軌直插兩個(gè)車站的端部站臺(tái)，長(zhǎng)鋼軌兩端用鋼筋混凝土錨固在站臺(tái)內(nèi)，形成兩端固定的長(zhǎng)軌結(jié)構(gòu)形式。這是一種比較理想的結(jié)構(gòu)形式。鋼軌伸入混凝土站臺(tái)的長(zhǎng)度L可由下式計(jì)算：L=K(maxPt+Pe)/SC式中：maxPt——鋼軌可能承受的最大溫度力。Pc ——制動(dòng)、啟動(dòng)等附加縱向力。S ——鋼軌斷面周長(zhǎng)，60kg/m軌S=69cm，75kg/m軌S=72cm。C ——混凝土對(duì)鋼軌的握裹力，C15～C30混凝土C=80N/cm2。K ——安全系數(shù)，K=。例如，若在鄭州地區(qū)鋪設(shè)60kg/m鋼軌跨區(qū)間無縫線路，其鎖定軌溫范圍為25℃～35℃，℃，℃，軌端采用錨固式固定，盡頭站臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào)為300號(hào)，則鋼軌插入站臺(tái)內(nèi)的長(zhǎng)度L為：maxPt=(max△TF)=(35+)=934602NPc=8000ON。這種型式的端部結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單實(shí)用，是比較理想的結(jié)構(gòu)型式。（2）緩沖區(qū)式在長(zhǎng)軌節(jié)兩端鋪設(shè)由短軌組成的“緩沖區(qū)”，形成與普通無縫線路相同的軌端結(jié)構(gòu)形式。但這種軌端結(jié)構(gòu)形式仍然存在緩沖區(qū)內(nèi)的軌縫，對(duì)高速與重載列車不利。因此，要設(shè)法把跨區(qū)間無縫線路的緩沖區(qū)放在列車需要停車或慢行的大站站內(nèi)。（3）伸縮調(diào)節(jié)器式代替短軌組成的緩沖區(qū)，把鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器作為軌條之間的聯(lián)結(jié)部件，如日本的高速鐵路。當(dāng)跨區(qū)間無縫線路與特大橋、不能焊連的岔區(qū)等特殊地段相連時(shí)，需設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，把長(zhǎng)軌節(jié)與這些區(qū)段連接起來。由于鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器具有伸縮尖軌這種結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)，制造麻煩、造價(jià)較高，維修不便，所以應(yīng)在必需情況下才適宜采用此種結(jié)構(gòu)型式。 跨區(qū)間無縫線路的基本原理 鋼軌的自由伸縮與溫度力一根自由放置著的鋼軌，當(dāng)軌溫變化時(shí)能自由伸縮。在夏天受熱會(huì)伸長(zhǎng)些，冬天受冷會(huì)有所縮短，也就是平時(shí)說的所謂“熱脹冷縮”。接頭之間還有一道軌縫，大約為6mm。留軌縫的道理很簡(jiǎn)單，是為了防止鋼軌在熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生溫度力。不要小看這個(gè)溫度力，鋼軌溫度每改變1℃。軌溫變化幅度為50℃時(shí)。其伸縮量的計(jì)算公式為：自由伸縮量(m)=溫度變化量(℃)鋼軌長(zhǎng)度(m)式中：。(這個(gè)系數(shù)是經(jīng)試驗(yàn)得的，即1m長(zhǎng)鋼軌，當(dāng)軌溫變化1℃時(shí)，)例如有一根1000米的長(zhǎng)鋼軌自由放著，當(dāng)軌溫變化40℃時(shí)，鋼軌的自由伸縮量為：401000==472mm如此巨大的力足以將鋼軌頂?shù)猛崞甙伺?，造成軌道不平順，影響列車快速安全運(yùn)行。當(dāng)然，在無縫線路上這樣大的伸縮量是絕不允許的，必須用防爬設(shè)備將兩端鎖定，以防止其伸縮。物質(zhì)不滅定律告訴我們，任何一種物質(zhì)都不會(huì)消失，只不過從一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種形態(tài)。力也是如此，鋼軌的溫度力它不可能消失，是人們?cè)阼F路線上采用強(qiáng)大的線路阻力來鎖定軌道，限制了鋼軌的自由伸縮。如果我們把鋼軌兩端固定起來，不讓它自由伸縮，那么當(dāng)軌溫變化時(shí)，鋼軌就受了力，內(nèi)部就象憋了一股勁一樣，這個(gè)力是由軌溫變化引起的，故叫做溫度力。具體地說也就是無縫線路經(jīng)鎖定后，夏天溫度升高時(shí)，鋼軌要伸長(zhǎng)，但不能夠伸長(zhǎng)，內(nèi)部產(chǎn)生壓力。冬天溫度降低了，鋼軌要縮短，但也不能夠縮短，內(nèi)部產(chǎn)生拉力。這種隨溫度變化在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的拉力或壓力，就是溫度力。溫度力是隨溫度變化數(shù)的增減而增減的。在我國(guó)是采用高強(qiáng)螺栓、扣板式扣件或彈條扣件等對(duì)鋼軌進(jìn)行約束。實(shí)驗(yàn)表明，直徑24mm的高強(qiáng)螺栓，六孔夾板接頭可提供40至60噸的縱向阻力。由于無縫線路中鋼軌所承受的溫度力的大小和軌溫的變化有直接關(guān)系，所以我們鎖定鋼軌時(shí)必須正確、合理地選定鎖定軌溫，以保證無縫線路鋼軌冬天不被拉斷，夏天不致脹軌跑道，危及行車安全。就北京地區(qū)來說，℃，最低軌溫為零下22℃度，℃。根據(jù)無縫線路強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算得出的結(jié)果，北京地區(qū)最佳鎖定軌溫為24℃，實(shí)際允許鎖定軌溫為19℃到29℃。在一股鋼軌上承受的溫度力為：Pt=Ea△tF式中：Pt——溫度力(N)。E——鋼軌鋼的彈性模量，E=。a——鋼軌鋼的線膨脹系數(shù)，a=?！鱰——軌溫升(降)度數(shù)(℃)。F——鋼軌斷面積(cm2)。將E、a兩值代入上式，則Pt=△tF例如，60kg/m鋼軌，F(xiàn)=，軌溫每升降1℃產(chǎn)生的溫度力為：Pt=1=19192N如△t=45℃時(shí)，則：Pt=1919245=86364ON即60kg/m長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)后，軌溫升(降)達(dá)45℃時(shí)，一股鋼軌上承受相當(dāng)于860KN的巨大溫度力，在兩股鋼軌(整個(gè)軌道框架)上溫度力高達(dá)1720KN。由此可見，長(zhǎng)軌條要承受巨大的溫度力，這是無縫線路設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)維修工作中必須考慮的一個(gè)特殊問題。可以看出，自由放置的鋼軌隨溫度變化而自由伸縮，其伸縮量大小與鋼軌長(zhǎng)度有關(guān)。鋼軌越長(zhǎng)，伸縮量越大。反之則伸量越小。當(dāng)無縫線路鎖定后，鋼軌內(nèi)部隨溫度變化產(chǎn)生溫度力，其大小與鋼軌長(zhǎng)度無關(guān)，而與鋼軌斷面積(鋼軌類型)有關(guān)。鋼軌越重，內(nèi)部產(chǎn)生的溫度力越大，相反則越小。如軌溫變化度數(shù)一樣，鋼軌斷面大小相同，長(zhǎng)鋼軌和短鋼軌承受的溫度力大小是一樣的。上述情況，也可以這樣理解：原來自由放置的兩根不同長(zhǎng)度的鋼軌可以自由伸縮，在軌溫上升時(shí)，長(zhǎng)軌按比例伸長(zhǎng)多些，短軌伸長(zhǎng)的少些?，F(xiàn)在兩端被鎖定后，條件變化了，兩者都不可以自由伸長(zhǎng)了，這樣原來要伸長(zhǎng)出來的量，都要平均壓縮在全長(zhǎng)之內(nèi)。這樣一壓縮，也就是受力了。原來要伸長(zhǎng)多的，壓縮長(zhǎng)度也長(zhǎng)。伸長(zhǎng)少的壓縮長(zhǎng)度也短些。這就是說它們承受的溫度力一樣，所以它們平均壓縮的數(shù)量也是一樣的。這類例子在日常生活中也是常見的，譬如：兩根長(zhǎng)度不同的彈簧，上面放著相同的重量，雖然長(zhǎng)的壓縮量會(huì)大一些，短的壓縮量小一些，但是由于它們的所受的力相同，平均壓縮量也是一樣的。 跨區(qū)間無縫線路的鎖定軌溫?zé)o縫線路的鎖定的是通過擰緊長(zhǎng)鋼軌兩端的扣件和打緊按設(shè)計(jì)規(guī)定的防爬設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。鎖定時(shí)候的鋼軌溫度稱為“鎖定軌溫”。鎖定軌溫是設(shè)計(jì)計(jì)算、鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)的重要依據(jù)。正確、合理地選擇無縫線路的鎖定軌溫是一件很重要的工作?！霸O(shè)計(jì)鎖定軌溫”要保證無縫線路冬天鋼軌不被拉斷，夏天不脹軌跑道。但考慮施工的困難，須允許“實(shí)際鎖定軌溫”在設(shè)計(jì)鎖定軌溫177。5℃范圍內(nèi)變化。這個(gè)變化范圍稱為“實(shí)際鎖定軌溫幅度”。設(shè)計(jì)鎖定軌溫應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐摹爸虚g軌溫”來確定。中間軌溫的計(jì)算方法如下式：我們拿鄭州地區(qū)舉例，℃其中間軌溫為：但考慮夏季脹軌跑道的危險(xiǎn)性要大些，通常把設(shè)計(jì)鎖定軌溫選的比當(dāng)?shù)刂虚g軌溫偏高些。如上述計(jì)算，我們可以把20℃～30℃作為實(shí)際鎖定軌溫范圍。鋪軌合龍，鋼軌落槽后在擰緊接頭螺栓時(shí)所測(cè)的軌溫平均值或較低值可作為實(shí)際鎖定軌溫。部分地區(qū)最高最低軌溫列表地區(qū)最高軌溫（℃）最低軌溫（℃）中間軌溫（℃）備注鄭州實(shí)際鎖定軌溫取25℃洛陽(yáng)開封安陽(yáng)武漢商丘表 151(注：夏季最高軌溫比最高氣溫高20℃，冬季軌溫同氣溫相近。)如果在合龍口時(shí)進(jìn)行了撞軌，應(yīng)把人為伸縮的長(zhǎng)度折算成軌溫來修正實(shí)際鎖定軌溫?cái)?shù)值。例如1000m長(zhǎng)軌，在鋪軌合龍時(shí)鋼軌壓縮52毫米，則相當(dāng)于降低的軌溫?cái)?shù)計(jì)算如下：℃，這時(shí)的實(shí)際鎖定軌溫，℃計(jì)算。在鋪軌時(shí)，每根長(zhǎng)軌的實(shí)際鎖定軌溫各不相同，必須如實(shí)記錄作為技術(shù)資料。在設(shè)計(jì)施工工作中，如鎖定軌溫發(fā)生變化時(shí)，技術(shù)資料須作如實(shí)更改。 線路阻力及軌道框架的剛度無縫線路中的鋼軌溫度力同線路阻力，是方向相反的兩種作用力。只有在線路阻力能夠完全控制住鋼軌溫度力作用的情況下，無縫線路才能得到相對(duì)的穩(wěn)定。線路的穩(wěn)定須從三個(gè)方面受到控制：第一：縱向控制——使鋼軌不能自由伸縮或軌道框架爬行 (鋼軌、軌枕釘連在一起的結(jié)構(gòu)，稱為軌道框架)。第二：橫向控制——使軌道框架不能橫向移動(dòng)。第三：豎向控制——使軌道框架不能向上膨起。軌道框架的剛度，也是一種穩(wěn)定因素?？v向阻力阻止鋼軌及軌道框架作縱向移動(dòng)的力，稱為縱向阻力。可分為接頭阻力，道床縱向阻力和中間扣件阻力三個(gè)方面來討論。(l)接頭阻力——是用螺栓將魚尾板夾緊鋼軌，以阻止鋼軌作縱向移動(dòng)的力。它的大小與螺栓個(gè)數(shù)、擰緊程度、魚尾板