城市軌道交通線路長鋼軌現場焊接方案探討

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

2、接觸焊機</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的首要條件，也是決定工程進度及質量的關鍵因素之一。</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，然后用長軌運輸列車由國鐵轉接城市軌道線路再運送至施工現場。其中還必須在換裝場將長鋼軌倒裝到地鐵專用的長軌運輸列車上，經過二次倒運至現場。由于在鐵路貨物運輸中長鋼軌(一般

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

4、工法。即在現場建立焊軌基地，用K900移動式接觸焊機焊接長鋼軌。這不僅加快了施工進度，而且為建設方節(jié)省了投資。</p><p>　　1現場焊軌基地焊接長鋼軌工法</p><p><b>　　1.1焊軌基地設置</b></p><p>　　現場焊機要求在工程現場適當位置(例如車輛段內)設置長鋼軌焊接基地。焊軌基地全長200m，分四個區(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)全長設置鋼軌縱移裝置，可焊接125 m長鋼軌。焊接區(qū)設有50耐的焊機房，安放焊軌機及配套設備(動力柜、電腦、液壓油源等)，K900焊機通過電動葫蘆吊掛在待焊接頭上方。</p><p><b>　　1.2現場焊軌工法</b></p><p>　　焊軌時先按照配軌圖進行配軌，并進行

6、軌端校正及端面處理，然后移至焊機下進行接頭焊接。每一個接頭焊接完成后縱向前移25 m，進行下一個接頭的焊接。接頭焊后需依次進行正火、打磨和探傷。長鋼軌焊接完成并檢測合格后，吊放至臨時存放區(qū)，存放于存軌臺上。</p><p>　　焊接時必須按照焊接工藝試驗中獲得的并經過監(jiān)理工程師認可的工藝參數進行。K900焊機按照預先設置的焊接參數(電流、電壓、頂鍛量等)自動進行閃光燒化、快速燒化、頂鍛、推瘤。微型計算機能自動記錄

7、實際焊接參數。如果焊接過程中有一個參數發(fā)生變化，微型計算機就將該焊頭判定為不合格，需鋸斷重焊。因此，通過計算機控制，可確保接頭焊接質量合格。</p><p>　　此工法先后在廣州地鐵1號線、上海地鐵2號線、大連軌道交通3號線采用，且工法得到進一步改進和完善。大連軌道交通3號線焊軌基地在半個月內建成，并日產125 m長鋼軌12一16根。</p><p>　　2高架橋上設立焊軌基地方案<

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，而在地面設置焊軌基地的難度也很大。如在武漢市軌道交通1號線一期工程中，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，雖然有聯絡線與地面國鐵連接，但聯絡線長度有限，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，由于高架橋主體結構承載力的限制，短鋼軌除配軌臺外，均就近分散存放，隨用隨取，并且盡量存于墩頂位置，以不超過橋梁設計承載力為原則。長鋼軌的焊接量按整體道床施工進度控制，在滿足施工條件的地段直接鋪設，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不及時而帶來的影響，增加了施工的靈活性，便于控制

10、工期。</p><p>　　3移動式接觸焊機進行接頭焊接法</p><p>　　對于城市軌道交通工程中的無縫線路，有人曾提出通過移動式接觸焊機直接焊接已鋪設完成的標準軌的建議。即首先利用25 m標準軌施工軌下混凝土整體道床，待道床混凝土強度滿足要求后，由移動焊軌車吊掛接觸焊機機頭進行接頭焊接。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間。但從焊接質量來考慮，

11、此方法尚存在以下不足之處:</p><p>　　(1)移動式接觸焊機需要400 kVA的供電系統(tǒng)，在進行十幾公里甚至幾十公里的鋼軌焊接時，不宜利用固定式變壓器供電，只能由焊軌車內裝配滿足功率要求的發(fā)電機來供電。由于大型發(fā)電機工作時的噪聲及排污非常嚴重，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，在隧道內進行接頭焊接時，如沒有高要求的通風裝置，不得使用發(fā)電機供電，以保證隧道內

12、空氣質量。</p><p>　　(2)為了保證無縫線路的質量，在進行長鋼軌焊接時，應盡量使待焊的兩根鋼軌處于同一中心線上。采用移動式接觸焊機進行接頭焊接時，由于后端懸掛的接觸焊機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，影響了接頭質量。同樣，位于曲線位置時，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量。</p><p>　　(3)在移動式接觸焊機進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，各種機械很難準確到位，不能保證接頭質量。同時，操作人員也是在非常規(guī)的條件下工作，與在焊軌基地室內固定操作臺相比較，效率很低，并且非常艱苦。</p><p>　　(4)采用移動式接觸焊機進行接頭焊接時，只有在一個接頭的全部

14、焊接、打磨等工作完成并檢測合格后才能進行下一個接頭的焊接，需要的時間較長，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有一個接頭不合格，則需要鋸除，焊軌車返回重新焊接。這時，需要將一端已焊接完成的長鋼軌拉移一定距離，以彌補因鋸除接頭而減短的部分。由于已焊完成的鋼軌較長，所用焊機的頂鍛力不足以拉動長鋼軌前移，必須另配牽引設備來完成，費時費力，并且無法滿足規(guī)范要求左右兩股軌道相對接頭相錯量的要求。</p>

15、<p>　?。?）當采用移動式焊軌車進行鋼軌焊接時，為解決上述問題，焊軌車需通過特制改裝，在非焊接區(qū)時由單緣車輪在已鋪設完成的整體道床鋼軌上行走，當接近待焊接頭約50 m時，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，影響焊接質量。同時，為滿足鋼軌焊接所需的必要空間，需將待焊軌抬高，架空在滾道上進行焊接以及焊后正火、

16、打磨等各項工作。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計位置再鎖定鋼軌形成無縫線路。另外，對于所需電力，可通過在各處風井及下料口分散供電，或購置能滿足施工要求的進口發(fā)電機組。當然，這都會增大投入，所以在施工時應根據現場實際情況綜合考慮。</p><p><b>　　4結束語</b></p><p>　　城市軌道交通無縫

17、線路工程中，應根據各施工現場不同的條件，采取相適合的施工方法。如單就鋼軌焊接接頭質量而言，鐵路焊軌廠生產的長鋼軌最有保障。如將工程質量、工期和造價綜合考慮，現場建立焊軌基地進行長鋼軌焊接最具優(yōu)越性。它可在保證接頭質量的前提下，靈活控制焊接速度，及時供應長鋼軌，并節(jié)省了大量的長鋼軌運輸費用，適宜采用。而當全線均在地下隧道內，現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人洞內時，根據實際施工條件，只能通過有限大小的預留下料口