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城市轨道150m长轨厂焊及铺设综合施工工法.docx

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城市轨道 150 长轨厂焊 铺设 综合 施工
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城市轨道 150m 长轨厂焊及铺设综合施工工法执 笔 人:张亮、李浩1 前言由中铁十一局集团负责施工的上海市轨道交通 11 号线南段土建 15-1 标轨道工程,正线全长 36.582(SK0+000~SK7+548、SK7+548~SK36+581.778)双线公里,线路起自浦东新区的龙阳路站,途中共设车站 9 个,单开道岔 10 组、单渡线 9 组、交叉渡线 2 组。川杨河车辆段站线 13.182km,铺设单开道岔 20 组,交叉渡线 1 组。本地铁设计速度为 120km/h,为国内地铁设计速度高,根据业主对本工程施工安全、质量及文明施工的高标准要求,在工期紧张的情况下,项目部引入了先进的 GAAS80/580 直流焊机和长轨铺设机组设备,根据市政工程施工特点改进了施工工法,解决了地铁工程施工工期紧张的困难和对安全文明施工及钢轨焊接质量要求高的困难。2 工法特点本工法的主要特点是针对地铁轨道厂焊场地小、工期紧、对安全文明施工及质量要求高,研发了一种高效、高质量的钢轨厂焊及 150m 长轨铺设综合施工工法,并形成了一套施工技术,解决了地铁项目对安全文明施工及质量高标准要求的难题。主要有:2.1 解决了地铁工程施工工期紧张的困难。基地内将 25m 标准轨焊接成 150m 长轨后可以直接装车进行长轨铺设,地铁长轨铺设施工,若从钢轨生产厂家直接运送 150m 长轨,对现有运营地铁线路影响大、安全隐患多且运输费用高。本工法很好地解决了长轨运输难的问题,大大减少了施工运输费用,提高了项目效益。2.2 解决了在地铁施工队安全文明施工及钢轨焊接质量要求高的困难。市区场地小的条件下长钢轨焊接的难题。本工法实现了钢轨焊接工厂化作业,做到了安全文明施工,施工过程中安全和环境污染得到了有效控制。相对钢轨的现场移动焊接,厂焊质量更能得到保证,提高了施工质量。3 适用范围本工法主要适用于地铁轨道工程无缝线路施工,在新线施工中可广泛使用。本工法对周围环境影响小、施工质量易于保证,尤其适合工期要求紧张的城市轨道无缝线路施工。4 工艺原理地铁轨道厂焊及 150m 长轨铺设综合施工工法是在焊轨基地将 25m 钢轨焊接成 150m 长轨并通过铺轨机组进行长轨铺设的一种综合性施工技术,此工法将 150m 长轨的厂焊及铺设工序进行整合,实现了长钢轨从厂焊到铺设的工厂化、流水化作业。4.1 厂焊原理4.1.1 通过选轨、除锈、焊接、粗磨、正火、水冷、精磨及存放等工序,在工厂内将25m 标准轨焊接成 150m 长轨。4.1.2 150m 长轨焊接采用 GAAS80/580 直流焊机焊接成型,在焊接前通过型式试验确定焊机焊轨参数,在焊轨作业时严格按照实验确定的焊轨参数进行长轨焊接。4.1.3 150m 长轨焊接后经过正火、水冷及精磨后,存放在固定的长轨存放区。4.2 长轨铺设原理150m 长轨被存放在长轨存放区,利用 10 台群吊将长轨装上铺轨机组上,利用长轨铺设机组将长轨运送至铺设地点,使用卷扬机及顺坡架将长轨铺设完成。5 施工工艺流程及操作要点本综合施工工法共包括 150m 长轨厂焊及长轨铺设两个相对独立的工艺流程,通过长轨存放及吊装的工艺衔接,将两个相对独立的工艺流程综合为一道综合性施工工艺,使钢轨厂焊和长轨铺设形成一个工厂化、流水化的施工工法。5.1 地铁轨道厂焊及 150m 长轨铺设综合施工工艺5.1.1 工艺流程见地铁轨道厂焊及 150m 长轨铺设综合施工工艺流程图 5.1.1:图 5.1.1 地铁轨道厂焊及 150m 长轨铺设综合施工工艺流程图接头焊接和推凸粗 磨正 火设备检修及型式试验选轨及轨端打磨除锈钢轨对正冷 却精 磨 外观检查及探伤焊头编号及钢轨存放长 轨 运 输散 布 扣 件长轨铺设及落槽150 米长轨选轨长 轨 吊 装上扣件及长轨连接轨道车返回5.1.2 劳力组织表 5.1.2 劳力组织序号 职务 人数(个) 职责范围1 总指挥 1 负责现场施工的协调指挥2 副指挥兼总工 1 负责焊轨基地的具体施工安排和管理工作。3 队长 1 负责厂焊及长轨铺设施工组织4 安全员 2 负责现场施工的安全措施的具体落实及行车防护5 调度员 1 负责人工铺轨施工的全面调度工作6 技术人员 2 负责现场技术指导和质量控制7 焊机操作工 3 负责焊机操作及保养8 探伤工 1 负责钢轨焊头探伤9 龙门吊司机 2 负责短轨区龙门吊操作10 选轨除锈 4 负责选配短轨及轨头打磨11 粗磨 2 负责焊头粗打磨12 正火 1 负责正火工艺13 冷却 1 负责焊头水冷14 精磨 4 负责焊头精细打磨15 群吊操作 4 负责长轨存放区吊装码放16 机组人员 4 负责机车设备的保养和驾驶17 普通工人 30 负责长轨铺设扣配件安装合计 645.1.3 操作要点为满足业主对施工安全、质量和工期要求,在钢轨厂焊及长轨铺设施工中严格按照设计及规范要求进行施工,做好安全、文明施工保护措施,落实各项质量检验检测项目,在确保厂焊及铺轨的安全和质量的前提下满足工期要求。5.1.3.1 施工准备5.1.3.1.1 对沿线进行详细的勘察,充分掌握现场情况,在使用场地狭小和施工干扰多的情况下,要合理确定焊轨基地位置及场内各功能区的平面布置,根据需要设置场内便道、给排水及施工用电的设施。5.1.3.1.2 根据焊轨基地平面布置图,完成大临建设施工,完成各施工机械、设备的安装和调试,使焊轨基地具备焊轨条件。焊轨基地5.1.3.2 钢轨焊接及焊头处理5.1.3.2.1 型式试验焊轨基地进行正式焊轨前要进行钢轨焊头型式试验,通过试验获得钢轨焊接参数,为焊轨施工提供技术参数。5.1.3.2.2 短轨存放短轨通过施工便道利用专用汽车运输平板运至焊轨基地短轨存放区,使用移动式门吊和专用扁担梁及夹具进行卸车。卸车时,钢轨互为扣放在三根一组。钢轨存放时采用木条支垫,每层存轨时支垫间距不大于 5m。钢轨码放时两端对齐,排列平直。层间支垫上下层对齐。存放层数视存放台承载能力和稳定性确定,不同轨型的钢轨按类别分开存放。5.1.3.2.3 选配轨及除锈钢轨焊接前要进行选轨和钢轨打磨。选取无损伤及硬弯的 25m 标准轨,对钢轨端头500mm 范围内钢轨轨顶、轨底和端面除锈,除锈范围距轨端 50-600mm,轨腰打磨位置为距轨端 100~350mm 范围内,刷锈打磨后钢轨表面露出金属光泽,刷锈打磨深度不超过0.2mm,并存放在除锈台座上待焊。若待焊时间超过 24 小时以上,必须重新处理。短轨运输采用移动式门吊运轨至短轨运输线进入除锈车间,利用室内小型固定龙门吊吊运至选轨平台,每次 1 根,人工散开钢轨。检查钢轨平直度、断面尺寸、表面质量。对平直度超过《时速 300 公里 60kg/m 钢轨暂行技术条件》钢轨,利用轨端校直机校直至合格。不合格钢轨单独存放。对合格钢轨进行焊前配轨,根据需要长度使用带锯床锯轨。5.1.3.2.4 焊接瑞士施拉特 GAAS80/580 焊机使用三相 380V、50Hz 交流电源。焊接前检查轨端刷锈质量,清除焊接电极处的焊渣;做好焊接前的准备工作后,根据长轨工作面的位置进行轨端对位后进行自动焊接过程。电阻闪光焊接的过程为钢轨闪平、预热、烧化、加速烧化、有电流顶锻、无电流顶锻、保压 7 个阶段。加速烧化后,焊机自动进入顶锻阶段,快速挤压钢轨。自由顶锻,顶锻量为 14-17mm。焊接后焊缝四周形成一圈焊瘤,焊机有自动焊后推瘤功能,利用推凸刀保证轨顶面及轨头两侧面的残留量不大于 0.6mm ,轨角上表不大于 0.8mm,其余部位不大于1.0mm,避免切及母材。焊接过程中检测焊接曲线的各项参数值是否符合焊接工艺参数的的规定,对焊接曲线异常的焊头,将予以锯掉,并重新焊接。GAAS80/580 焊机5.1.3.2.5 粗磨轨底采用手持砂轮机,在焊缝两侧各 150mm 范围内打磨顺平及距两侧轨底角边缘各35mm 范围内打磨平整。最后打磨底面,轨底凸出量 0~+0.5mm。母材打磨量不超过0.5mm。打磨过程中,应避免砂轮中冲击钢轨和在钢轨上跳动,产生凹坑,并防止进刀量过大和时间过长,造成钢轨表面发黑、发蓝。5.1.3.2.6 焊缝正火及风冷在粗磨工位后应设一正火工位。当轨温降到 450~500℃时,用专用的正火设备把钢轨焊接接头加热到 A3(亚共析钢)或 ACM (过共析钢)温度以上 30℃~50℃(即830℃~950℃) ,正火完后,用喷风装置对焊缝进行快速冷却,使其轨温快速冷却至 550℃。以达到细化金属结晶、均匀组织,提高焊缝硬度,减少或部分消除焊接的残余应力,改善并提高焊缝及附近粗晶区的力学性能的目的。正火设备5.1.3.2.7 水冷冷却隧道利用雾化循环水进行钢轨焊缝冷却,冷却时间一般为 2-4min,冷却后钢轨焊缝温度低于 50℃或与周围钢轨温度一致。冷却完毕,及时擦干焊缝 1m 范围内的水渍,保证下道工序的正常进行。采用浇水冷却前,钢轨接头温度不得大于 350℃,冷却后轨温应低于 50℃。强制水冷设备5.1.3.2.8 精磨首先利用直线度电子测量系统检测焊缝位置 1m 范围内的平直度,使用仿形打磨机对焊缝进行精磨,根据测量结果确定进给量。精磨完毕,再次测量焊缝位置 1m 范围内的平直度,若直线度超出 0~0.2mm/m 范围,需重新进行精磨作业,直至合格。5.1.3.2.9 长轨存放和探伤将 150m 长轨存放在长轨存放台座上,各存放台座顶面高程应处于同一水平面上,各长轨间留有 1cm 宽缝隙,防止因雨水无法有效排除导致钢轨生锈。在长轨存放区对每个焊头进行超声波探伤,确保每个接头焊接质量满足规范要求。5.1.3.3 长轨铺设5.1.3.3.1 长轨装车待铺轨机组停放到位并防止铁鞋等制动措施后,由专人同一指挥长轨吊装作业。长轨列车设计装轨量 1.2km(8 对) ,共分上下两层,中间设置长轨锁定装置。装轨顺序为,先底层后顶层;先平板中部后两侧的顺序进行。因采用跨高架群吊进行长轨装卸,长轨装车时,应设置专人负责上下协调,确保装车安全。长轨装车及锁定5.1.3.4.2 散布扣件和滚轮长轨装车完成,取得列车运行调度命令后,长轨列车推送至卸轨现场,进行车列对位。现场施工人员根据设计要求,将轨下橡胶垫板摆放好,扣件均匀散布在轨道两侧,待钢轨落槽后进行组装。为减少钢轨推送阻力,每隔 5 米放置一个特制滚轮,做好长轨卸车准备。5.1.3.4.3 长轨推送及落槽由铺轨机组自带卷扬机将长轨牵引进推送车,利用推送车将长轨推送至顺坡小车后,人工引导轨端通过已放置的滚轮上,将长钢轨从平板车上滑落至支承块承轨槽内,直至长轨完全落入滚轮上。在长轨落槽过程中,钢轨前端应安装梭头,防止轨头撞伤。长轨推送及落槽5.1.3.4.4 扣配件安装及钢轨连接长轨落槽后应及时按设计安装扣件并拧紧,长轨接头设置 8mm 轨缝,使用钢轨急救器进行连接,以保证铺轨列车顺利通过,按以上步骤进行下一对长轨铺设。5.1.4 施工中应注意的事项在实际应用过程中应注意以下几点:5.1.4.1 钢轨打磨时砂轮机应沿钢轨纵向进行打磨,严禁横向打磨,对母材的打磨量不超过 0.2mm。打磨时砂轮应与钢轨平稳接触,不得用力过猛,防止钢轨表面局部过热发黑发蓝。5.1.4.2 在钢轨焊接前必须确保焊轨机的电压是否稳定,设定的焊轨参数与试验所得焊轨参数相同。5.1.4.3 在正火时,应严格控制轨头、轨脚加热温度和喷风压力及喷风时间。5.1.4.4 精磨时要随时利用 1 米钢直尺和塞尺对焊头的平直度进行检查和控制。不得横向打磨,防止钢轨温度过高导致钢轨“发蓝” 。5.1.4.5 长轨吊装。由专人统一指挥,起吊时应缓慢平稳上升,起吊后严禁人员在吊物下方通过或停留。长轨装车加固后必须有列检员对整车进行检查,确认加固牢靠后列车方可运行。5.1.4.6 长轨落槽时,钢轨前端必须安装梭头并有专人使用撬棍对轨头进行拨正导向,防止钢轨滑出承轨槽。6 材料及机具设备主要机械设备详见表 6.1表 6.1 主要材料设备序号 设备名称 规格型号 产 地 数量 备注1 轨端除锈刷面机 NRB 瑞士 12 焊机 GAAS80/580 瑞士 13 打磨机 GM-2.2 瑞士 2自带激光测量系统4 长轨输送滚轮线 特制 15 龙门吊 3T/20m 国产 106 龙门吊 5T/17m 国产 27 锯轨机 NGJ-6.5 国产 28 半自动正火机 国产 1 与焊机配套9 冷却隧道 国产 1 与焊机配套10 探伤仪 CTS-23B 型 2 台 CTS-23B 型11 起道机 15 吨齿条式 台 112 轨道车 WZ500 台 113 平板车 CF30 个 1514 对讲机 个 1015 撬棍 根 216 高低滑轮架 自制 个 217 铁鞋 个 618 电动扳手 双头 台 319 滚轮 自制 个 807 质量控制7.1 施工技术人员认真审核设计图纸和熟悉验收规范,对施工设计图存在的问题及时与设计部门联系,并找出相应的解决办法。7.2 向施工人员做详细的技术交底,作好交底记录,避免造成不合格产品和浪费原材料。7.3 严格按照规范和要求进行每一道工序的施工,施工过程中,实行技术员跟班制。7.4 实行定岗定人,直接将质量责任落实到每个人,层层控制,层层监督落实。保证质量控制人人有责,人人负责。7.5 特殊工种必须经过培训考试合格并持证上岗,质量保证从最基层做起。7.6 严格按照型式试验所确定的参数进行钢轨焊接,确保钢轨焊接接头质量的稳定性;7.7 定期对施工操作人员进行培训,提高工人的质量意识和责任心;7.8 接头探伤采用超声波探伤仪进行,由专职探伤人员对各个接头进行检测,合格的接头做好标记及记录,不合格的切割后重新进行焊接。探伤时以轨底两角为重点,对焊缝进行全面探伤检测,并做好记录,发现问题及时处理。在整个焊接过程中必须严格控制好
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