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城市轨道交通线路长钢轨现场焊接方案探讨

字号:T|T时间:2010年07月20日来源: 作者:王卫星 点击率:13056

摘要:无缝线路长钢轨通常由铁路焊轨厂或现场焊轨墓地焊接。针对城市轨道交通工程中不同的施工环境,对比分析了现有的各种长钢轨焊接方法的适用范围,探讨了现场焊轨基地、高架桥上的焊轨墓地及利用移动式焊轨车焊接无缝线路长钢轨的施工方案。

关键词:城市轨道交通,无缝线路,钢轨焊接,现场焊轨墓地,移动式接触焊机

城市轨道交通线路长钢轨现场焊接方案探讨

城市轨道交通的轨道通常采用无缝线路。长钢轨焊接是无缝线路铺设的首要条件,也是决定工程进度及质量的关键因素之一。

以往城市轨道交通中无缝线路所用的长钢轨由就近的铁路焊轨厂生产,然后用长轨运输列车由国铁转接城市轨道线路再运送至施工现场。其中还必须在换装场将长钢轨倒装到地铁专用的长轨运输列车上,经过二次倒运至现场。由于在铁路货物运输中长钢轨(一般要求最小长度为125 m)的运输属于特种货物运输,其运输计划受到种种限制,势必影响整个工程进度计划的完成。有的工程基地无线路与国有铁路直接相连时还需要修建临时便线,而有的则需要通过专用铁路或城市轨道交通已运营地段才能提供长钢轨,给长钢轨铺设工作带来困难。再加上大部分工程现场距离铁路焊轨厂路途遥远,需增加大量运输费用。

在1996年广州地铁1号线轨道工程施工中,我国首次采用了在现场焊接长钢轨的新工法。即在现场建立焊轨基地,用K900移动式接触焊机焊接长钢轨。这不仅加快了施工进度,而且为建设方节省了投资。

1 现场焊轨基地焊接长钢轨工法

1.1焊轨基地设置

现场焊机要求在工程现场适当位置(例如车辆段内)设置长钢轨焊接基地。焊轨基地全长200m,分四个区。即短轨存放区30 m,配轨区30 m,焊接区l0m,长轨存放区130 m。在配轨区、焊接区、长轨存放区全长设置钢轨纵移装置,可焊接125 m长钢轨。焊接区设有50耐的焊机房,安放焊轨机及配套设备(动力柜、电脑、液压油源等),K900焊机通过电动葫芦吊挂在待焊接头上方。

1.2现场焊轨工法

焊轨时先按照配轨图进行配轨,并进行轨端校正及端面处理,然后移至焊机下进行接头焊接。每一个接头焊接完成后纵向前移25 m,进行下一个接头的焊接。接头焊后需依次进行正火、打磨和探伤。长钢轨焊接完成并检测合格后,吊放至临时存放区,存放于存轨台上。

焊接时必须按照焊接工艺试验中获得的并经过监理工程师认可的工艺参数进行。K900焊机按照预先设置的焊接参数(电流、电压、顶锻量等)自动进行闪光烧化、快速烧化、顶锻、推瘤。微型计算机能自动记录实际焊接参数。如果焊接过程中有一个参数发生变化,微型计算机就将该焊头判定为不合格,需锯断重焊。因此,通过计算机控制,可确保接头焊接质量合格。

此工法先后在广州地铁1号线、上海地铁2号线、大连轨道交通3号线采用,且工法得到进一步改进和完善。大连轨道交通3号线焊轨基地在半个月内建成,并日产125 m长钢轨12一16根。

2 高架桥上设立焊轨基地方案

由于城市轨道交通工程基本位于市区,特别是高架轨道,主要沿城市街道布局来定线,这使得工程施工用场地非常有限,而在地面设置焊轨基地的难度也很大。如在武汉市轨道交通1号线一期工程中,正线全长10. 234 km及停车场均为高架形式,位于武汉市繁华的京汉大道上,虽然有联络线与地面国铁连接,但联络线长度有限,并且其坡度、曲率较大,不适合建焊轨基地。在这种条件下,选择了在高架桥上建立焊轨基地的方案。即利用已施工完成的桥面空间建立与地面相同形式的高架焊轨基地,长钢轨的轨端打磨、焊接、正火、接头打磨和探伤全部在高架桥上完成。与地面焊轨基地相比,由于高架桥主体结构承载力的限制,短钢轨除配轨台外,均就近分散存放,随用随取,并且尽量存于墩顶位置,以不超过桥梁设计承载力为原则。长钢轨的焊接量按整体道床施工进度控制,在满足施工条件的地段直接铺设,避免在高架桥上倒装存放。此方案不仅节省投资,也避免了因长钢轨供应不及时而带来的影响,增加了施工的灵活性,便于控制工期。

3  移动式接触焊机进行接头焊接法

对于城市轨道交通工程中的无缝线路,有人曾提出通过移动式接触焊机直接焊接已铺设完成的标准轨的建议。即首先利用25 m标准轨施工轨下混凝土整体道床,待道床混凝土强度满足要求后,由移动焊轨车吊挂接触焊机机头进行接头焊接。与在焊轨基地焊接长钢轨相比,此方案不仅减少了投人,也节省了建立焊轨基地的时间。但从焊接质量来考虑,此方法尚存在以下不足之处:

(1)移动式接触焊机需要400 kVA的供电系统,在进行十几公里甚至几十公里的钢轨焊接时,不宜利用固定式变压器供电,只能由焊轨车内装配满足功率要求的发电机来供电。由于大型发电机工作时的噪声及排污非常严重,污染了市区居民的生活环境,不符合文明施工的要求。譬如巴顿K900焊轨车说明书上规定,在隧道内进行接头焊接时,如没有高要求的通风装置,不得使用发电机供电,以保证隧道内空气质量。

(2)为了保证无缝线路的质量,在进行长钢轨焊接时,应尽量使待焊的两根钢轨处于同一中心线上。采用移动式接触焊机进行接头焊接时,由于后端悬挂的接触焊机头与车体后轮轴心位置的水平距离较小,焊轨车的重量又大,势必使得钢轨端头在焊轨车的重压下发生翘曲;而另一根待焊轨处于自然状态,以致两钢轨在接头位置处有一折角,影响了接头质量。同样,位于曲线位置时,两待焊钢轨在竖直和水平方向均不处于同一中心线上,不能保证无缝线路的施工质量。

(3)在移动式接触焊机进行接头焊接的过程中,从轨端打磨、焊接、正火、接头打磨到探伤的全部工作均低于正常操作所需的高度,各种机械很难准确到位,不能保证接头质量。同时,操作人员也是在非常规的条件下工作,与在焊轨基地室内固定操作台相比较,效率很低,并且非常艰苦。

(4)采用移动式接触焊机进行接头焊接时,只有在一个接头的全部焊接、打磨等工作完成并检测合格后才能进行下一个接头的焊接,需要的时间较长,很难保证工期。相反,如果在已焊接完成的几百米甚至几公里的长钢轨内有一个接头不合格,则需要锯除,焊轨车返回重新焊接。这时,需要将一端已焊接完成的长钢轨拉移一定距离,以弥补因锯除接头而减短的部分。由于已焊完成的钢轨较长,所用焊机的顶锻力不足以拉动长钢轨前移,必须另配牵引设备来完成,费时费力,并且无法满足规范要求左右两股轨道相对接头相错量的要求。

(5)当采用移动式焊轨车进行钢轨焊接时,为解决上述问题,焊轨车需通过特制改装,在非焊接区时由单缘车轮在已铺设完成的整体道床钢轨上行走,当接近待焊接头约50 m时,车体通过自带的液压装置将车身架起,由橡胶轮胎(或钢轮)支撑于整体道床两侧轨枕端道床上,直接在道床面行走,以避免待焊钢轨或刚刚焊接完成尚未冷却的钢轨接头受压,影响焊接质量。同时,为满足钢轨焊接所需的必要空间,需将待焊轨抬高,架空在滚道上进行焊接以及焊后正火、打磨等各项工作。这样,既增加了作业空间,又可保证待焊钢轨轴心在同一直线上。最后把钢轨从滚道上吊下安装到设计位置再锁定钢轨形成无缝线路。另外,对于所需电力,可通过在各处风井及下料口分散供电,或购置能满足施工要求的进口发电机组。当然,这都会增大投入,所以在施工时应根据现场实际情况综合考虑。

4结束语

城市轨道交通无缝线路工程中,应根据各施工现场不同的条件,采取相适合的施工方法。如单就钢轨焊接接头质量而言,铁路焊轨厂生产的长钢轨最有保障。如将工程质量、工期和造价综合考虑,现场建立焊轨基地进行长钢轨焊接最具优越性。它可在保证接头质量的前提下,灵活控制焊接速度,及时供应长钢轨,并节省了大量的长钢轨运输费用,适宜采用。而当全线均在地下隧道内,现场根本无条件建立焊轨基地并且长钢轨也无法由其它焊轨厂直接运人洞内时,根据实际施工条件,只能通过有限大小的预留下料口吊人25 m钢轨及道岔、轨枕等轨料进行洞内线整体道床施工,然后采用移动式焊轨车一次性焊接无缝线路长钢轨的方案施工。这时,必须认真细致分析各施工步骤及施工过程中可能出现的各种情况,并制定相应的合理可行的保证措施,确保无缝线路接头焊接质量合格。

责任编辑:weiyun

 

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