中铁十八局集团有限公司天津国际工程分公司 天津 300222
摘要：本文以沙特南北铁路无缝线路应力放散施工为例，介绍了在高温干热、昼夜温差巨大的施工环境下，如何科学合理的组织施工，调配人力机具材料，确保应力放散施工达到设计标准。探索了在沙漠地区特殊施工环境下无缝线路应力放散施工组织的特点及施工要点，对于类似工程提供有益的借鉴经验。
关键词：无缝线路；应力放散；沙漠环境
沙特南北铁路全长2400公里，是沙特政府修建的第一条高标准现代化铁路货运大通道，采用一次铺设重载跨区间无缝轨道设计，线路纵贯阿拉伯半岛第二大沙漠-内夫得（AL-Nafud）沙漠，施工区域年平均气温在40℃以上，绝对最高温度达到50-65℃，昼夜温差巨大，为世界最干热地区之一，降水量稀少，沙尘暴频繁。
由于沙漠地区特殊气温条件对无缝轨道应力放散施工提出了更高的要求。轨道施工轨温与设计允许锁定轨温相差巨大，必须采取更有针对性的施工组织，重新准确地把应力锁定在设计允许温度范围内，因此，无缝线路应力放散成为沙特南北铁路无缝线路成功与否的关键，也是保证重载货运线路在白昼高温干热中不胀轨、在夜间大温差下不拉断轨，确保轨道稳定可靠的重要环节。
1施工前现场调查
施工前的现场调查主要包括：线路调查、技术资料核实、施工区域气象资料收集等。对于沙漠无缝线路施工尤其要注重现场气温情况的调查，钢轨温度随着所处环境温度的变化发生变化，温度是影响放散施工至关重要的因素。沙漠地区特有的环境，尤其是日间升温快且温度高，日落后降温快，给应力放散施工带来较大难度，这将直接影响线路锁定时间的选定，施工时是选择升温还是降温过程，施工期间有无气温大幅度的变化，这些因素在施工前都应该考虑在内。
沙特内夫得沙漠施工区段：日间升温快、临近午间气温已超过55℃，并持续高温一整天。但随着日落，气温会迅速下降，入夜后降到25℃以下。根据同环境轨温标准方法测定：现场轨温高出环境温度15-20℃，上限达到20℃。
2施工方案选择
依据现场施工实际轨道放散量大小的不同，无缝线路应力放散施工多采用：辊筒自由放散法-即温度控制法和辊筒结合拉伸并结合撞轨组合法-即长度控制法。但是无论采取何种方式，都是为了保证长轨条的锁定轨温在确定的锁定轨温范围内。这需要根据施工现场实际条件，采取有针对性的施工方法。
根据沙特南北铁路项目的设计文件规定：“无缝线路钢轨锁定温度需控制在41℃~46℃之间，温度区间以外，不得进行应力放散和锁定”。显然辊筒自由放散法（温度控制法）无法满足现场施工的需要，综合现场轨温调查以及施工机具和人力配备，沙特南北铁路应力放散采用滚筒结合拉伸并配合撞轨组合法（长度控制法），依据每日气温监测情况，在夜间气温降至25℃以下后，根据预先确定的轨道放散长度，采用撞轨器、拉伸器，配合轨底辊筒共同作用，均匀拉伸长轨条，释放轨内残余应力，达到零应力锁定。
2.1选定施工方案
在线路上施工时根据线路不同情况，灵活采用单端放散方案和中段放散方案相结合。
2.1.1单端放散方案：单端放散方案是施工中最主要的放散方式，现场施工时长度不超过1.5km的单元轨节采用单端放散方案，因为单元轨节长度过长的话应力很难达到均匀状态。
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2.1.2 中间放散方案：在无缝线路的两个相邻单元轨节或一个独立单元轨节长度大于1.5km时采用中间放散方案。两个相邻单元轨节同时放散时，可在两单元轨节联接的焊头处断开，或在一个单元轨间中间断开，放散时锯掉伸长量，焊接或接入短轨。放散两单元轨节时，总长应控制在3km之内。
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2.2施工能力
现场实际施工能力是由所配备的施工设备、运输车辆、人员配置和工人熟练程度等因素决定，施工能力也决定了施工方法的选择，南北铁路采用英国PANDROL新型轨道扣件系统，并配套内燃双侧扣件作业机具，很大程度上提高了施工效率和作业质量。采用内燃双侧扣件作业机具，每台可在6秒内松紧2个扣件。南北铁路采用REALONE-I型枕和REALONE-II型枕2种轨枕，每公里分别铺设1667根和1840根，按照6秒松紧2个扣件，25m线路分别需要约5分钟和6分钟。每个施工班组安排松解扣件人员50到60人，分为8个小组，每组2台扣件作业机具，共16台，松开500m轨条（焊轨厂焊接长轨条长度）需要10分钟，最多30分钟内可松解1500m轨条。与此同时，可安装钢轨拉伸器，准备铝热焊设备和所需材料，待扣件拆除完毕即可进行线路应力放散和锁定。
如果同时进行双侧扣件施工，应考虑轨缝调整和临时鱼尾板替换所需的合理时间。铝热焊是无缝线路应力放散的关键控制环节，其他工序尽量为其创造条件，同时铝热焊作业人员必须具备焊接多个接头的能力。根据以上现场的施工能力及循环数据，计算应力放散的施工进度指标。
2.3施工工艺流程
施工现场工艺流程：
施工前准备→拆除扣件→轨底辊筒安放→撞轨器安装并敲击使钢轨处于自由状态→拉伸器安装→每隔100m设置临时观测点→测轨温并确定拉伸量→放散应力→观测各点位移达到要求→取下辊筒、落钢轨→安装扣件锁定线路。
本项目主要采用滚筒结合拉伸并配合撞轨的方法进行无缝线路的应力放散作业，其施工流程如下：
1）施工准备：全部施工人员按时到场，所需机具设备提前准备好，并检查工作状态，准备铝热焊焊材、接入的短轨等材料。按规定设置位移观测桩。
2）松开作业范围内的全部扣配件，南北铁路采用英国PANDROL新型轨道扣件系统，并配套使用内燃双侧扣件作业机具，能在很大程度上提高施工进度和质量。
3）按要求将滚筒放置在钢轨下方准确位置。
4）安装撞轨器并敲击，同时敲打钢轨轨腰，使长钢轨更容易达到自由状态。
5）在钢轨上每隔100m标记临时观测点，临时观测点标记在易于观测的地方，作业时可根据观测点位移判断应力放散是否彻底。
6）检测钢轨的实时温度，然后计算钢轨的拉伸量。
7）将轨节一端用拉伸器固定，拉伸器拉伸钢轨并同时用撞轨器撞击，以使长轨节可以均匀拉伸。
8）观测临时标记确定钢轨是否达到计算的拉伸量，同时敲击钢轨轨腰保证拉伸均匀。
9）各观测点达到放散要求位移后停止敲击，去除滚筒，将钢轨落到轨枕上。
10）依次安装扣配件，锁定长钢轨，钢轨锁定后进行铝热焊接，并做好施工记录，铝热焊是无缝线路应力放散的关键控制环节，松解扣件、拉伸、撞轨匀应力等都是为了铝热焊做准备。铝热焊一定要严格按照焊接工序施工，保证铝热焊质量。
3劳力人员配置
以一个放散施工队为例，施工队队长1人，技术负责人1人，实验和检查员3人，焊轨组6人，拉伸器小组8人，撞轨小组12人，扣件装拆组48人，作业组和地点标远方共配备防护员12人，机具维修人员2人，轨道车司机2人、助手2人，指挥车和大客车司机6人，探伤人员1人，线路标记人员2人，共106人。
4机具材料组织
施工机具及材料准备详见表1。
表1 施工机具及材料准备
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5施工控制要点
沙特南北铁路轨道工程采用美国AREMA和欧洲UIC，BS标准，结合现场施工工艺，具体提出以下的施工控制要点：
1）应力放散辊筒间隔宜在10-12m之间。
2）左右两股单元轨锁定温度差不得大于3℃，相邻单元锁定轨温差不得大于5℃，曲线上内股锁定温度不高于外股锁定温度。
3）考虑到单元轨温度变化、坡度及滚筒摩擦系数影响，各观测点的实际位移量与计算位移量偏差不得大于3mm。
4）应力放散时每隔100m设一个观测点，放散时各观测点必须达到设计要求的放散量，且放散均匀后方能上扣件，安装扣件时由两端向中间进行。
5）作业轨温不得高于设计锁定轨温。
6）上扣件必须协调一致，尽快锁定放散轨节。
7）钢轨拉伸配合敲击时应敲击轨腰，禁止敲击钢轨轨面。
6结束语
沙特南北铁路是在沙漠环境下一次铺设重载跨区间无缝轨道施工的典型案例，施工前进行充分准备和详实调查，提出合理的施工组织方案，通过改进工艺流程、协调劳力组织、机具材料供应，克服高温干热、昼夜温差巨大环境条件的不利因素对施工的巨大影响，确保了应力放散施工达到标准要求。
参考文献：
[1]曹永明.浅谈无缝线路的应力放散及线路锁定[J].科技创新与应用.2012（09）：129.
[2]李彪.铁路无缝线路应力放散与锁定技术研究[J].科技与创新.2014（03）：3-4.