城市軌道交通線路長鋼軌現(xiàn)場焊接方案探討

1、<p>　　城市軌道交通線路長鋼軌現(xiàn)場焊接方案探討</p><p>　　摘要：無縫線路長鋼軌通常由鐵路焊軌廠或現(xiàn)場焊軌墓地焊接。針對(duì)城市軌道交通工程中不同的施工環(huán)境，對(duì)比分析了現(xiàn)有的各種長鋼軌焊接方法的適用范圍，探討了現(xiàn)場焊軌基地、高架橋上的焊軌墓地及利用移動(dòng)式焊軌車焊接無縫線路長鋼軌的施工方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：城市軌道交通，無縫線路，鋼軌焊接，現(xiàn)場焊軌墓地，移動(dòng)式

2、接觸焊機(jī)</p><p>　　城市軌道交通的軌道通常采用無縫線路。長鋼軌焊接是無縫線路鋪設(shè)的首要條件，也是決定工程進(jìn)度及質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。</p><p>　　以往城市軌道交通中無縫線路所用的長鋼軌由就近的鐵路焊軌廠生產(chǎn)，然后用長軌運(yùn)輸列車由國鐵轉(zhuǎn)接城市軌道線路再運(yùn)送至施工現(xiàn)場。其中還必須在換裝場將長鋼軌倒裝到地鐵專用的長軌運(yùn)輸列車上，經(jīng)過二次倒運(yùn)至現(xiàn)場。由于在鐵路貨物運(yùn)輸中長鋼軌(一般

3、要求最小長度為125 m)的運(yùn)輸屬于特種貨物運(yùn)輸，其運(yùn)輸計(jì)劃受到種種限制，勢(shì)必影響整個(gè)工程進(jìn)度計(jì)劃的完成。有的工程基地?zé)o線路與國有鐵路直接相連時(shí)還需要修建臨時(shí)便線，而有的則需要通過專用鐵路或城市軌道交通已運(yùn)營地段才能提供長鋼軌，給長鋼軌鋪設(shè)工作帶來困難。再加上大部分工程現(xiàn)場距離鐵路焊軌廠路途遙遠(yuǎn)，需增加大量運(yùn)輸費(fèi)用。</p><p>　　在1996年廣州地鐵1號(hào)線軌道工程施工中，我國首次采用了在現(xiàn)場焊接長鋼軌的新

4、工法。即在現(xiàn)場建立焊軌基地，用K900移動(dòng)式接觸焊機(jī)焊接長鋼軌。這不僅加快了施工進(jìn)度，而且為建設(shè)方節(jié)省了投資。</p><p>　　1現(xiàn)場焊軌基地焊接長鋼軌工法</p><p><b>　　1.1焊軌基地設(shè)置</b></p><p>　　現(xiàn)場焊機(jī)要求在工程現(xiàn)場適當(dāng)位置(例如車輛段內(nèi))設(shè)置長鋼軌焊接基地。焊軌基地全長200m，分四個(gè)區(qū)。即短軌存放

5、區(qū)30 m，配軌區(qū)30 m，焊接區(qū)l0m，長軌存放區(qū)130 m。在配軌區(qū)、焊接區(qū)、長軌存放區(qū)全長設(shè)置鋼軌縱移裝置，可焊接125 m長鋼軌。焊接區(qū)設(shè)有50耐的焊機(jī)房，安放焊軌機(jī)及配套設(shè)備(動(dòng)力柜、電腦、液壓油源等)，K900焊機(jī)通過電動(dòng)葫蘆吊掛在待焊接頭上方。</p><p><b>　　1.2現(xiàn)場焊軌工法</b></p><p>　　焊軌時(shí)先按照配軌圖進(jìn)行配軌，并進(jìn)行

6、軌端校正及端面處理，然后移至焊機(jī)下進(jìn)行接頭焊接。每一個(gè)接頭焊接完成后縱向前移25 m，進(jìn)行下一個(gè)接頭的焊接。接頭焊后需依次進(jìn)行正火、打磨和探傷。長鋼軌焊接完成并檢測(cè)合格后，吊放至臨時(shí)存放區(qū)，存放于存軌臺(tái)上。</p><p>　　焊接時(shí)必須按照焊接工藝試驗(yàn)中獲得的并經(jīng)過監(jiān)理工程師認(rèn)可的工藝參數(shù)進(jìn)行。K900焊機(jī)按照預(yù)先設(shè)置的焊接參數(shù)(電流、電壓、頂鍛量等)自動(dòng)進(jìn)行閃光燒化、快速燒化、頂鍛、推瘤。微型計(jì)算機(jī)能自動(dòng)記錄

7、實(shí)際焊接參數(shù)。如果焊接過程中有一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化，微型計(jì)算機(jī)就將該焊頭判定為不合格，需鋸斷重焊。因此，通過計(jì)算機(jī)控制，可確保接頭焊接質(zhì)量合格。</p><p>　　此工法先后在廣州地鐵1號(hào)線、上海地鐵2號(hào)線、大連軌道交通3號(hào)線采用，且工法得到進(jìn)一步改進(jìn)和完善。大連軌道交通3號(hào)線焊軌基地在半個(gè)月內(nèi)建成，并日產(chǎn)125 m長鋼軌12一16根。</p><p>　　2高架橋上設(shè)立焊軌基地方案<

8、/p><p>　　由于城市軌道交通工程基本位于市區(qū)，特別是高架軌道，主要沿城市街道布局來定線，這使得工程施工用場地非常有限，而在地面設(shè)置焊軌基地的難度也很大。如在武漢市軌道交通1號(hào)線一期工程中，正線全長10. 234 km及停車場均為高架形式，位于武漢市繁華的京漢大道上，雖然有聯(lián)絡(luò)線與地面國鐵連接，但聯(lián)絡(luò)線長度有限，并且其坡度、曲率較大，不適合建焊軌基地。在這種條件下，選擇了在高架橋上建立焊軌基地的方案。即利用已施工

9、完成的橋面空間建立與地面相同形式的高架焊軌基地，長鋼軌的軌端打磨、焊接、正火、接頭打磨和探傷全部在高架橋上完成。與地面焊軌基地相比，由于高架橋主體結(jié)構(gòu)承載力的限制，短鋼軌除配軌臺(tái)外，均就近分散存放，隨用隨取，并且盡量存于墩頂位置，以不超過橋梁設(shè)計(jì)承載力為原則。長鋼軌的焊接量按整體道床施工進(jìn)度控制，在滿足施工條件的地段直接鋪設(shè)，避免在高架橋上倒裝存放。此方案不僅節(jié)省投資，也避免了因長鋼軌供應(yīng)不及時(shí)而帶來的影響，增加了施工的靈活性，便于控制

10、工期。</p><p>　　3移動(dòng)式接觸焊機(jī)進(jìn)行接頭焊接法</p><p>　　對(duì)于城市軌道交通工程中的無縫線路，有人曾提出通過移動(dòng)式接觸焊機(jī)直接焊接已鋪設(shè)完成的標(biāo)準(zhǔn)軌的建議。即首先利用25 m標(biāo)準(zhǔn)軌施工軌下混凝土整體道床，待道床混凝土強(qiáng)度滿足要求后，由移動(dòng)焊軌車吊掛接觸焊機(jī)機(jī)頭進(jìn)行接頭焊接。與在焊軌基地焊接長鋼軌相比，此方案不僅減少了投人，也節(jié)省了建立焊軌基地的時(shí)間。但從焊接質(zhì)量來考慮，

11、此方法尚存在以下不足之處:</p><p>　　(1)移動(dòng)式接觸焊機(jī)需要400 kVA的供電系統(tǒng)，在進(jìn)行十幾公里甚至幾十公里的鋼軌焊接時(shí)，不宜利用固定式變壓器供電，只能由焊軌車內(nèi)裝配滿足功率要求的發(fā)電機(jī)來供電。由于大型發(fā)電機(jī)工作時(shí)的噪聲及排污非常嚴(yán)重，污染了市區(qū)居民的生活環(huán)境，不符合文明施工的要求。譬如巴頓K900焊軌車說明書上規(guī)定，在隧道內(nèi)進(jìn)行接頭焊接時(shí)，如沒有高要求的通風(fēng)裝置，不得使用發(fā)電機(jī)供電，以保證隧道內(nèi)

12、空氣質(zhì)量。</p><p>　　(2)為了保證無縫線路的質(zhì)量，在進(jìn)行長鋼軌焊接時(shí)，應(yīng)盡量使待焊的兩根鋼軌處于同一中心線上。采用移動(dòng)式接觸焊機(jī)進(jìn)行接頭焊接時(shí)，由于后端懸掛的接觸焊機(jī)頭與車體后輪軸心位置的水平距離較小，焊軌車的重量又大，勢(shì)必使得鋼軌端頭在焊軌車的重壓下發(fā)生翹曲;而另一根待焊軌處于自然狀態(tài)，以致兩鋼軌在接頭位置處有一折角，影響了接頭質(zhì)量。同樣，位于曲線位置時(shí)，兩待焊鋼軌在豎直和水平方向均不處于同一中心線

13、上，不能保證無縫線路的施工質(zhì)量。</p><p>　　(3)在移動(dòng)式接觸焊機(jī)進(jìn)行接頭焊接的過程中，從軌端打磨、焊接、正火、接頭打磨到探傷的全部工作均低于正常操作所需的高度，各種機(jī)械很難準(zhǔn)確到位，不能保證接頭質(zhì)量。同時(shí)，操作人員也是在非常規(guī)的條件下工作，與在焊軌基地室內(nèi)固定操作臺(tái)相比較，效率很低，并且非常艱苦。</p><p>　　(4)采用移動(dòng)式接觸焊機(jī)進(jìn)行接頭焊接時(shí)，只有在一個(gè)接頭的全部

14、焊接、打磨等工作完成并檢測(cè)合格后才能進(jìn)行下一個(gè)接頭的焊接，需要的時(shí)間較長，很難保證工期。相反，如果在已焊接完成的幾百米甚至幾公里的長鋼軌內(nèi)有一個(gè)接頭不合格，則需要鋸除，焊軌車返回重新焊接。這時(shí)，需要將一端已焊接完成的長鋼軌拉移一定距離，以彌補(bǔ)因鋸除接頭而減短的部分。由于已焊完成的鋼軌較長，所用焊機(jī)的頂鍛力不足以拉動(dòng)長鋼軌前移，必須另配牽引設(shè)備來完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且無法滿足規(guī)范要求左右兩股軌道相對(duì)接頭相錯(cuò)量的要求。</p>

15、<p>　?。?）當(dāng)采用移動(dòng)式焊軌車進(jìn)行鋼軌焊接時(shí)，為解決上述問題，焊軌車需通過特制改裝，在非焊接區(qū)時(shí)由單緣車輪在已鋪設(shè)完成的整體道床鋼軌上行走，當(dāng)接近待焊接頭約50 m時(shí)，車體通過自帶的液壓裝置將車身架起，由橡膠輪胎(或鋼輪)支撐于整體道床兩側(cè)軌枕端道床上，直接在道床面行走，以避免待焊鋼軌或剛剛焊接完成尚未冷卻的鋼軌接頭受壓，影響焊接質(zhì)量。同時(shí)，為滿足鋼軌焊接所需的必要空間，需將待焊軌抬高，架空在滾道上進(jìn)行焊接以及焊后正火、

16、打磨等各項(xiàng)工作。這樣，既增加了作業(yè)空間，又可保證待焊鋼軌軸心在同一直線上。最后把鋼軌從滾道上吊下安裝到設(shè)計(jì)位置再鎖定鋼軌形成無縫線路。另外，對(duì)于所需電力，可通過在各處風(fēng)井及下料口分散供電，或購置能滿足施工要求的進(jìn)口發(fā)電機(jī)組。當(dāng)然，這都會(huì)增大投入，所以在施工時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況綜合考慮。</p><p><b>　　4結(jié)束語</b></p><p>　　城市軌道交通無縫

17、線路工程中，應(yīng)根據(jù)各施工現(xiàn)場不同的條件，采取相適合的施工方法。如單就鋼軌焊接接頭質(zhì)量而言，鐵路焊軌廠生產(chǎn)的長鋼軌最有保障。如將工程質(zhì)量、工期和造價(jià)綜合考慮，現(xiàn)場建立焊軌基地進(jìn)行長鋼軌焊接最具優(yōu)越性。它可在保證接頭質(zhì)量的前提下，靈活控制焊接速度，及時(shí)供應(yīng)長鋼軌，并節(jié)省了大量的長鋼軌運(yùn)輸費(fèi)用，適宜采用。而當(dāng)全線均在地下隧道內(nèi)，現(xiàn)場根本無條件建立焊軌基地并且長鋼軌也無法由其它焊軌廠直接運(yùn)人洞內(nèi)時(shí)，根據(jù)實(shí)際施工條件，只能通過有限大小的預(yù)留下料口