上海地鐵1號線北延伸軌道工程現(xiàn)場焊軌基地

方案實施的探索

摘 要：上海地鐵1號線北延伸段軌道工程在全國城市軌道交通建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)首創(chuàng)在高架橋上設(shè)立長軌現(xiàn)場焊接基地的施工工藝，本文通過對該技術(shù)方案的闡述，為今后同類工程施工提供借鑒。
前 言
城市軌道交通具有運量大、快速、準(zhǔn)時以及節(jié)約能源、環(huán)保方面的優(yōu)勢，目前國內(nèi)許多城市為解決日益突出的公共交通問題，正進(jìn)行多條軌道交通項目的規(guī)劃和實施。上海作為我國最大的經(jīng)濟(jì)中心，城市軌道交通建設(shè)亦已進(jìn)入高速發(fā)展階段，包括目前已建和在建的地鐵1號線、2號線、明珠線和莘閔輕軌和1號線北延伸線工程，到2005年底，規(guī)劃總里程將達(dá)500km。
長鋼軌焊接作為軌道工程中的一個重要環(huán)節(jié)，研究如何將其作業(yè)方案與具體工程相結(jié)合，使之科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)、可行，具有重要的意義。
二、現(xiàn)場焊軌基地方案的確定
根據(jù)以往施工模式，多采用鐵路局專業(yè)焊軌工廠焊制長鋼軌（固定接觸焊），然后通過國鐵線路直接運抵鋼軌鋪設(shè)地點焊接成長軌條（移動氣壓焊）。
上海地鐵1號線北延伸軌道工程南接上海站，北至外環(huán)線泰和路，全長12.5 km。土建結(jié)構(gòu)自最北端橋梁結(jié)構(gòu)起，由北向南依次交付鋪軌，南端雙線約4 km隧道結(jié)構(gòu)將于工程最后階段貫通交付鋪軌（見圖1：）。
由于地鐵1號線運營線路晚間停運時間很短，在確保其線路養(yǎng)護(hù)所需用作業(yè)時間的前提下，若按照以往施工模式，廠焊長鋼軌仍經(jīng)由1號線運營線路運抵北延伸段，本工程進(jìn)度安排和1號線運營線路的安全性均無法保證，且本工程其他地段亦無與國鐵線路相接點可作為長鋼軌運輸通道。
針對以上情況，經(jīng)設(shè)計、施工等各方反復(fù)研究，本工程決定采用在高架橋適當(dāng)?shù)囟谓F(xiàn)場鋼軌焊接基地的方案：在焊軌基地利用K900懸掛式鋼軌焊機(jī)將從地面吊至高架橋上的PD3無孔軌焊接成設(shè)計長度的長鋼軌，再用小平板長軌專用列車運到鋪設(shè)地點用氣壓焊聯(lián)焊成長軌條。
三、建立現(xiàn)場焊軌基地的控制要求
1、現(xiàn)場焊軌基地設(shè)備的自動化控制程度、流水線滾道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均不低于工廠固定接觸焊的水平，并完全滿足鐵道部現(xiàn)有規(guī)范要求。
2、采用與工廠固定接觸焊相類似的基本工藝流程和設(shè)備配置。考慮現(xiàn)場實際供電能力，正火熱處理采用還原性火焰加熱方式。焊后細(xì)磨以平磨機(jī)取代進(jìn)口的精磨機(jī)床，但焊后處理仍按TB/T 1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
。 圖2 焊接工藝流程
3、接頭焊后冷卻速度及正火后冷卻速率均應(yīng)控制在2.0℃/s以內(nèi)。冷卻速率必須遠(yuǎn)離PD3軌出現(xiàn)馬氏體的臨界冷卻速率。
4、在確保質(zhì)量、保證工期的條件下，減少設(shè)備投資。與工廠流水線相比，擬改橫向裝車為縱向裝車，取消橫向裝車所需的起重設(shè)備；焊后直接裝車，以小平板長軌專用列車取代成品長軌鋼承軌臺，縮短流水線長度。
5、現(xiàn)場焊軌基地須嚴(yán)格按TB/T 1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》進(jìn)行生產(chǎn)性試驗，各項試驗參數(shù)符合規(guī)范要求后，方可正式投產(chǎn)。
6、基地焊機(jī)采用K900型懸掛式鋼軌焊機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、功率大，適合于現(xiàn)場作業(yè)。采用脈動閃光焊接（屬固定接觸焊），全過程由計算機(jī)控制。專供該焊機(jī)的變壓器容量必須保證不小于400KVA。
四、現(xiàn)場焊軌基地建設(shè)
1、焊軌基地位置選擇及基地焊軌長度的確定
根據(jù)全線勘察，結(jié)合本工程長江路站存車線有效長度及今后長軌列車調(diào)車、轉(zhuǎn)線作業(yè)要求，確定長軌焊接長度最長為200 m。
焊軌基地地點的選擇，應(yīng)考慮盡量建在平直線地段，并應(yīng)具備基地所需大批鋼軌吊裝作業(yè)的便利條件。本工程焊軌基地設(shè)置在最北端泰和路站高架橋上，整條流水線位于平坡、直線地段。
2、現(xiàn)場焊軌基地的焊接流水線布置及工位設(shè)計
⑴ 焊軌基地流水線布置見圖3，相關(guān)工位設(shè)置如下：
配軌工位——配軌、鋸切及軌端打磨全并為一個配軌工位，設(shè)帶式鋸床1臺，角向磨光機(jī)和手提砂輪機(jī)各2臺；
焊接工位——采用K900懸掛式接觸焊機(jī)，中心里程SK26+760，離工地400 kVA變壓器最近，變壓器至焊機(jī)間的導(dǎo)線損耗最小，有利于保證焊軌質(zhì)量；除焊機(jī)外，尚有一套附屬設(shè)備，包括：開關(guān)柜、控制柜、液壓泵站及油箱、冷卻機(jī)組，以及自耦變壓器、冷水機(jī)及循環(huán)水箱、封閉的控制室及空調(diào)設(shè)備；
粗磨工位——設(shè)手提砂輪機(jī)及軸流風(fēng)機(jī)各2臺；
正火工位——設(shè)火焰正火裝置1套，包括：加熱器及支架、水冷卻裝置、流量控制臺、測溫計及氧（乙炔）氣瓶等； 調(diào)直工位——配有250t移動式鋼軌調(diào)直機(jī)1臺，該調(diào)直機(jī)經(jīng)改造后直接置于線路鋼軌上，可在線路上前后移動。除調(diào)直機(jī)外，配2臺軸流風(fēng)機(jī)；
焊后細(xì)磨及探傷工位——平磨機(jī)1臺、手提砂輪機(jī)2臺、軸流風(fēng)機(jī)2臺、冷卻水箱1套、超聲波探傷儀1臺。
⑵ 焊接主機(jī)至流水線未端（即長軌平車組前）的長度為200 m，以保證長鋼軌裝車時，長鋼軌已脫離焊機(jī)。
⑶ 短軌存放臺跨左、右線兩股道設(shè)置，除配軌工位右側(cè)存放少量短軌外，其它存放臺每個貨位存放鋼軌2層，每層30根，共60根。存放臺鋼軌用2臺1.5t簡易門吊，將鋼軌吊運至配軌工位的流水線上。
⑷ 流水線滾道由120個輥筒墩臺組成，其中主動輥20個，從動滾100個，滾筒間距為2.5m，滾筒面高度與鋼軌調(diào)直機(jī)工作面取平。
⑸ 為保證焊軌質(zhì)量的穩(wěn)定，各工位應(yīng)建立防護(hù)棚，防止雨水影響，特別是計算機(jī)控制機(jī)房，須保持恒溫和相對獨立，以保證焊接參數(shù)控制的精確性。
⑹ 流水線在作業(yè)過程中，對橋面產(chǎn)生的最大載荷在設(shè)計許可范圍之內(nèi)。
五、結(jié)語
1、本工程生產(chǎn)性試驗和正式焊軌過程中周期性試驗證明：采用現(xiàn)場焊軌基地方案，針對現(xiàn)場氣候、環(huán)境等易對焊軌質(zhì)量產(chǎn)生干擾的因素，對主要工位（如焊機(jī)、機(jī)房、正火等）采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)施后，焊制的長軌鋼接頭質(zhì)量完全能滿足規(guī)范質(zhì)量要求。
2、結(jié)合工程具體現(xiàn)場條件，在電源、地形等條件滿足要求的前提下，建立焊軌基地方案是經(jīng)濟(jì)、可行的。
【參考文獻(xiàn)】：
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3上海鐵路軌道交通開發(fā)有限公司共和新路軌道工程項目部.上海市共和新路高架軌道工程無縫線路施工組織