铁路客运专线无逢线路施工的关键技术
一、高速铁路对线路的要求
《中国节能技术政策大纲》中指出铁路线路要向重轨和无缝线路发展，要积极创造条件，发展超长无缝线路，减少机车运行能耗。高速客运专线要求轨道具有较高的平顺性。跨越式发展对轨道的平顺性提出了新的要求，严格控制钢轨的平直性和焊头的平顺性是其关键之一。
轨道的高平顺性主要体现在以下几个方面：
a 钢轨的原始平直度公差要小；
b 焊缝的几何尺寸公差要小；
c 道岔区不能有接头轨缝、有害空间等不平顺；
d 高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局部孤立存在的不平顺幅值要小；
e 敏感波长和周期性不平顺的幅值要小； 轨道不平顺各种波长的功率谱密度值都要小
二、跨区间无缝线路概念
无缝线路也叫长钢轨线路，就是把若干根标准长度的钢轨经焊接成为1000～2000m而铺设的铁路线路。通常是在焊轨厂将标准轨焊接成125～250m的轨条，再运到现场就地焊接后铺设。
所谓跨区间无缝线路，即轨条与轨条、轨条与道岔直接焊接，轨条之间直接传递纵向力和位移量。在TB/T1352-94《铁路线路术语》中称为超长无缝线路（Super Long Continuous Welded Rail Track）。
三、铺设无缝线路与跨区间无缝线路的优、缺点
1、铺设无缝线路的优、缺点：
说明：与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对钢轨接头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，减少了线路养护维修工作量，并能适应高速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。
铺设无缝线路的优点具体体现在：
a 行车阻力下降10～20%,节省能源；
b 延长部件寿命15～30%；
c 减少维修费用20～35%；
d 适于高速行车，使旅客舒适；
e 振动与噪声降低。
铺设无缝线路也存在以下缺点：
a 钢轨承受着巨大的温度力，断轨(冬天)，跑道(夏天)。尤其刚开始铺设无缝线路时，线路尚未稳定，更容易发生.对养护维修的要求高—严格按照轨温进行作业。
b 轨条长，需专用设备与方法来运输、装卸与施工。如长轨运输车。
c 焊接质量影响颇大。
２、跨区间无缝线路的优点
除具有一般无缝线路的优点外，还具有：
a 无缝线路的长轨条贯通区间，并与道岔焊连，取消了缓冲区，彻底实现了线路的无缝化，全面提高了线路的平顺性与整体强度；
b 轨道部件的损耗和养护维修工作量进一步减少；
c 改善了道岔区的行车条件；
d 温度循环造成的温度力峰也随着伸缩区的消失而消失了；
e 提高了线路的防爬能力，线路的安全性和可靠性提高了。
四、铺设跨区间无缝线路的必要性
为满足高速、客运专线高平顺性的要求，新建铁路必须一次铺设跨区间无缝线路。这是因为如果不一次铺设跨区间无缝线路：
a 不可能达到轨道初始不平顺的严格要求；
b 不可能消除对轨道十分有害的周期性不平顺；
c 不能充分发挥无缝线路大幅度提高轨道平顺性的应有作用。
d 同时也是低维修、低振动、低噪声的需要。
总结：客运专线应采用一次铺设跨区间无缝线路。事实上，为了满足少维修、低振动、提高舒适度等要求，一般新建铁路也应考虑采用跨区间无缝线路。
我国《铁路主要技术政策》提出高速重载铁路应优先发展跨区间的超长无缝线路
五、跨区间无缝线路特点
依对内部温度应力处理方式的不同，可分为两种：
１、温度应力式
受力状况：无缝线路铺设锁定后，在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。
特点：温度应力式无缝线路结构简单，铺设维修方便，因而得到广泛应用。
２、放散温度应力式
分为自动放散式和定期放散式两种，适用于年轨温差较大的地区、或温度力较大的特殊地段。
放散温度应力式无缝线路曾在前苏联和我国年温差较大的地区试用，目前较少使用（只是在大跨度桥上、城市轨道交通的道岔两端以设置伸缩调节器的方式在使用自动放散式）。
现今世界各国主要采用温度应力式无缝线路，这是我们介绍的重点。
六、无缝线路的发展历程
无缝线路是20世纪30年代开始出现的，但在50年代初期才真正得到发展。现在世界各国无缝线路已超过20万公里，约占世界铁路总长的20%。在国外新线铺设跨区间无缝线路，高速、重载铁路多采用，甚至是一些普通铁路也在使用。
根据我国无缝线路的发展历程，我国将无缝线路可以分为三类:
１、普通无缝线路：轨条长度l＝1000～2000m；
２、区间无缝线路：l≤区间长度；
３、跨区间无缝线路：l＞区间长度并焊连无缝道岔。
通过世界各国多年的研究与实践：无缝线路已在小半径、坡道、寒冷地区、大跨度桥梁、道岔等方面均有较大的发展与突破。
以无碴轨道为例，由于无碴轨道的稳定性多取决于扣件的性能，因此只要牵引方式及车辆结构容许，铺设无缝线路的最小坡度还可以更大、半径更小。
国内也在推广应用。我国自1958年开始铺设，经过几十年的运营实践，在设计、施工和养护维修方面积累了不少经验。至1994年底，无缝线路长度已达20500km，占正线轨道里程的31%；截至2004年底，各提速线上均铺设有跨区间无缝线路，最长的一段为223.1KM。无缝线路这一轨道结构的新型式今后会得到迅速的推广和广泛的采用。
目前我国已经建设的客运专线有秦沈客运专线，正准备建设的线路有武广、郑西、京津塘等高速客运专线；新线建设目标速度为200km／h的遂渝线等等。
目前新建铁路其中的几特点：
1） 新线一次性铺设跨区间无缝线路；
2） 较高的开通速度。
3） 后期的沉降尽量少、过程减短；
4） 施工后交付运营的线路状况好、稳定。
开通速度与新线一次性铺设的跨区间无缝线路的质量密切相关， 施工工艺及质量控制措施是关键。
第二部分 跨区间无缝线路施工技术
高速客运专线的铺碴、铺轨作业必须以保证路基顶面不受施工和运输机具的破坏为前提。在施工完毕的路基面上,摊铺厚度为 l5Omm的道碴层并经压实后,则可进行铺轨作业。国外有碴轨道铺轨作业主要采用两类方法:单根轨枕作业法和长轨排铺设法。
2.1 单根轨枕作业法
2.1.1间隔式群枕铺设法
这种铺轨工法是单根轨枕作业法中的一种,曾在法国 TGV 和西班牙高速铁路施工中使用。间隔式群枕铺设法的平均效率为 1200m/天,其铺设基本程序如下：
⑴铺设辅助轨排用轻轨、木枕铺设标准轨距辅助轨排。
⑵运轨列车运卸长钢轨运轨列车进入辅助线后，同时卸1号线和 2 号线的长钢轨，并使 1 号线两侧的长钢轨间距等于龙门架的走行轨距。
（3）吊起辅助轨排、运输、再铺
龙门吊走行轨铺成后，用门式吊机吊起辅助轨排，放在运输车上，动力车将运输车推至前方，用后退的铲车、门式吊车机将轨排卸下，逐步铺设固定,使辅助轨排继续不断向前延伸。
（4）碴面整形、吊卸轨枕
辅助轨排吊走后，道床断面整形，并使用龙门吊机每次起吊30+30根轨枕，并依次卸下。
（5）轨枕定位
（6）长钢轨定位
卸下轨枕后，使用收轨机将钢轨收放在轨枕的承轨槽上，并安装紧固扣件。
（7）重复运卸长钢轨
另一列车继续运卸长钢轨，并重复上述工序。
（8）铝热焊、放散应力
卸碴、配碴整形、整正线路、起道捣固、用动力稳定车稳定道床、铝热焊、放散应力、最终焊接、超长无缝线路锁定。
（9）卸碴、整形
补碴、再次整道和整形,并用动力稳定车再次稳定道床，使线路集合状态达到规定要求。
（10）钢轨打磨
钢轨打磨达到轨面平顺性要求。
3.1.2 单枕连续铺设法
单枕连续铺设法就是最著名的单根轨枕作业法，其中最为典型的是使用奥地利普拉塞一陶利尔公司的SVM1000型铺轨车或使用 PK1-2OES型轨枕铺放机连续完成铺枕、铺轨作业。美国NTC公司的P811型铺轨机和瑞士的 TCM60型铺轨机的作业也属此类工法。
SVMl000 型铺轨机由一台铺轨车、数辆轨枕运输车以及一部或多部在轨枕运输车上的龙门吊组成。当路基顶面完成，轨下道碴摊铺后，即可进行铺轨作业，铺轨作业效率平均为150Om/天。
作业主要程序如下 ：
•a卸放长钢轨
将长钢轨传送至铺轨车的前端，并用拖拉机向前牵引，将长钢轨在铺轨车前按约3m的轨距摆开。
•b铺枕
由铺轨车中部的轨枕铺设机械铺放轨枕。
•c钢轨就位固定
铺轨车的液压式滚轮夹钳将长钢轨收放在轨枕承轨槽上，并安装紧固扣件。
•d卸碴、整道
自卸式道碴运输车继续卸碴，机械化作业列车MDZ 连续两次进行起道捣固作业。
•e钢轨焊联
在不受轨温限制条件下，将长钢轨焊联成单元轨条
•f无缝线路锁定
在中和温度下张拉单元轨条，并与相邻单元轨条进行焊联，然后锁定超长无缝线路。
•g补碴整道
在中和温度下张拉单元轨条，并与相邻单元轨条进行焊联，然后锁定超长无缝线路。
•h打磨钢轨
用自卸式道碴运输车再次补充道碴，并起道、捣固，使轨道几何状态达到要求
3.2长轨排铺设法
此种铺设工法不及单根轨枕铺设法获得广泛认可，但自20世纪70年代以来，德国在新建或改建线铺设无缝线路，一直沿用此种工法，由最初铺设长90m、120m长轨排，发展至ICE铺轨作业时铺设轨排的长度为180m。这种铺设方法在曲线地段的铺设圆顺性欠佳， 且铺架设备经常往返于工地和临时组装基地，耗费工时和轨料。长轨排铺设法的铺轨作业效率平均为750m/天。
3.3 秦沈客运专线施工工艺
3.3.1 铺轨作业
秦沈客运专线新铺376km的6Okg/m钢轨无缝线路，在我国首次成功采用无缝线路一次铺设工法。其主要特点如下：
（1）在铺轨基地，使用闪光接触焊机，将25m标准长度钢轨焊接成250m或300m长钢轨。
（2）用轨枕双层运输列车将轨料直接运送到施工现场。
（3）在己摊铺底碴的路基、桥梁上， 用NTC型和TCM60型铺轨机铺设轨枕和长钢轨。
（4）用铝热焊将长钢轨焊接成1500m 单元轨条。
（5）经应力放散、铝热焊再次焊联和锁定长钢轨。
（6）经补碴整道、钢轨静态参数检测。
（7）轨道达到设计的要求即可开通。
3.3.2 无缝道岔应力放散
3.3.2.1 基本要求
（1）道岔的中心和辙叉咽喉的位置保持不变。
（2）直、曲基本轨应力放散必须做到彻底、均匀，重新锁定的轨温准确。
（3）辙叉前后的钢轨扣件拆除放散应力，辙叉部分固定不动。
（4）为使应力放散时无缝道岔的基本轨位移量不致过大，宜将道岔区划分为若干单元放散应力。除道岔间的夹直线外，放散应力单元长度不超过150m，使低温焊铺的无缝道岔锁定轨温至少提高20度。放散应力时，单元轨条最大位移不超过35.4mm。
（5）锯切钢轨应选择在原有焊接接头的位置,不得新增工地焊接的接头。
3.3.2.2 锁定轨温的确定
(1) 临时锁定轨温未知
由于低温焊铺无缝线路道岔时未准确测量施工锁定轨温，或未及时设置卫生观测桩标志，施工后线路又未及时锁定，无法准确确定临时锁定轨温，故放散应力前，只能预估放散量。
放散应力时，将单元轨锯切后搁置在 “ 摩擦对 ” 上，并用撞轨器反复撞击轨条，使之处于无应力状态。测量轨温后，张拉轨条达到预估放散量，钢轨液压拉伸器保压，及时完成铝热焊。
预估放散量应偏小些，放散量不足时可二次锯轨，不应偏大，以免重新配轨。
（2）临时锁定轨温己知
若原锁定轨温已知，当散应力后要求锁定轨温定为t,则计算放散量。
放散应力时，将轨条锯切后搁置在“摩擦对” 上，用钢轨液压拉伸器长拉钢轨，并辅以撞轨，当终点位移测点测得位移量达到后，中止张拉和撞轨，钢轨液压拉伸器保压，及时完成铝热焊，并锁定无缝线路 。
(3）划出钢轨锯切量。
（4）封锁线路后,按照划定锯切量锯切钢轨。若放散量仅为15mm只需锯切直、曲基本轨;若基本轨放散量很大 ,而通过限位器与基本轨联结的尖轨和导轨的放散量都很小时 ,则应锯切导轨。
（5）每隔l0m在轨下搁置一套厚20m的 “ 摩擦对 ”( 原有轨下胶垫不必抽出)
（6）与基本轨连接的钩锁器螺栓必须拆卸, 以免影响应力放散。
（7）安装钢轨张拉器，张拉钢轨,并辅助撞轨。同时测量轨温个各测点钢轨位移量,当终点测点位移量达到预定放散量，且断口宽度与预 留轨缝宽度相等时,立即停止张拉和撞击钢轨 。
（8）若导轨也锯切,且受基本轨牵动纵向位移量很大,放散后导轨的切口超出铝热焊的预留轨缝宽度，则必须切去一段导轨,插入一段较长钢轨。重焊时，注意保持尖轨的方正，相错量不得超过4mm，限位器的子母块尽可能居中
（9）钢轨拉伸器保压,开始铝热焊
（10)曲基本轨用钢轨拉伸器张拉后,若正矢改变 , 可用改道器整正曲线正矢,使之达到规定准
(11)上紧全部扣件和钩锁器的螺栓,恢复并检查线路。