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上海地鐵一號線北廷伸無縫線路施工難點

   2008-08-15 中國路橋網(wǎng) 佚名 11750
上海地鐵一號線北廷伸無縫線路施工難點的攻關(guān)摘要:上海市軌道一號線北延伸是我國第一條城幣高架公路一體化輕軌交通線,在城市軌道高架橋上建立焊軌基地現(xiàn)場焊接長鋼軌,我國尚屬首次。本文針對高架橋的施工條件,介紹了上海軌道一號線北延伸高架橋焊接長鋼軌、軌條運輸?shù)氖┕し桨福约靶“霃?、大坡道地段長軌車的運行安全措施。關(guān)鍵詞:焊軌基地 無縫線路 安全措施1 工程概況 一號線北延伸自地鐵一號線“上?;疖囌菊尽北倍苏鄯稻€至寶山“泰和路站”北端約400m處,全長約12.5km。 本工程由地下段和高架段兩部分組成,其中地下段又由盾構(gòu)段、暗埋段和敞開段組成,共長約4200m;高架段又由“一體化高架”和一般地鐵高架兩段組成,共長約8300m。高架橋是上海市共和新路高架工程的一部分,“一體化高架”段共長5456m,其地面以上共有兩層:上層為馬路,下層為軌道交通。地下段和高架段的軌道,其道床結(jié)構(gòu)均不相同。 本工程線路平面共有曲線科處,曲線總長占線路總長的38.34%,最小曲線半徑Rmin=400m。線路縱斷面最大坡度為30%, 且該段地道有部分處在R=600m的曲線上,故該處的當(dāng)量坡度達31.17‰,全線各地段設(shè)計坡度差較大,最大處達40.9‰,呈凹型。 本工程上、卜行間最小線間距為3.7m,較既有的營運線小0.3m。 按設(shè)計,本工程全線鋪設(shè)60kg/m軌無縫線路,其焊接長度上下行共計24.76km、現(xiàn)場焊接聯(lián)合接頭約280個。2施工難點及解決方案2.1關(guān)于“焊接基地”問題 當(dāng)鋼軌焊接確定為“接觸焊為主、氣壓焊為輔”的技術(shù)方案后,首先要解決的是“焊接基地”問題。 此前,我們曾經(jīng)承接了上海地鐵一、二、三、五號線既有無縫線路的鋪設(shè)任務(wù)。一、三、五號線的長軌焊接都是在鐵路專門的焊接車間焊軌流水線上進行的、實行工廠化生產(chǎn),其焊接工藝、作業(yè)程序控制和產(chǎn)品檢驗,均嚴(yán)格執(zhí)行鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),焊后的成品長軌,由專用的長軌列車通過鐵路轉(zhuǎn)運至地鐵現(xiàn)場換裝站,再換裝到由軌道平車改造的運軌車組,運送至工地。二號線我們僅承擔(dān)鋪設(shè)任務(wù),長軌焊接由工程局自行組織。由于二號線無法與鐵路連接,所以,他們曾在洞口(地面)設(shè)置了簡易焊軌場地,但其焊接工藝、作業(yè)程序控制均達不到“標(biāo)準(zhǔn)”要求。 本工程是為一號線延伸段,但由于一號線已投人正常營運,在工程施工期間,不可能與運營線連接,因此也不可能利用一號線轉(zhuǎn)運長軌,且本工程均處在地下和高架上,與地面無從連接。因此,需在高架橋上選擇適當(dāng)位置建立“焊軌基地”。以下就建立焊軌基地應(yīng)解決的具體問題進行闡述。2.1.1基本要求 前提是焊接工藝、作業(yè)程序控制和產(chǎn)品檢驗結(jié)果,均應(yīng)執(zhí)行鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為此確定: 采用工廠固定接觸焊的基本工藝流程和設(shè)備配置,其設(shè)備的自動化控制程度、流水線滾道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)不低于工廠固定接觸焊的同等水平。限于現(xiàn)場實際供電能力及場地條件,正火熱處理改用還原性,火焰加熱方式;焊后細(xì)磨以平磨機取代進口的精磨機床。也限于場地條件,縮短流水線長度,以運軌車組取代成品軌承軌臺,焊后長軌直接縱向裝車,因此也可取消橫向裝車所需的起重設(shè)備。2.1.2選址 本工程基地選址在泰和路站北端,其符合以下條件: (1)流水線(含取代承軌臺的運軌車組)設(shè)置在平直線上。 (2)有供焊接使用的外接電源,且該電源距焊機較近,能保證焊接時電源參數(shù)的穩(wěn)定。 (3)基本上可以由北向南單向運卸長軌,只有一次性設(shè)置基地,無須進行流水線焊方向的調(diào)整。 (4)流水線焊接短軌存軌臺工位所處高架橋下兩側(cè)有道路和場地,可供短軌供應(yīng)進行吊裝之用。2.13工藝流程 在保證基本工藝流程的前提下,為縮短流水線長度,其工位設(shè)置較工廠流水線有所調(diào)整,即短軌的配軌、鋸切、軌端除銹打磨(前打磨)合并為一個工位;焊后細(xì)磨和探傷檢查合并為一個工位。 調(diào)整后的工位設(shè)置如圖1:2.1.4主要設(shè)備 (1)流水線輥道 由若干個鋼架輥筒墩臺組成,每個墩臺用螺栓固定在線路鋼軌上。墩臺間距2.5m,輥筒面高度與鋼軌調(diào)直機工作臺面取平,輥筒平面與線路軌面平行,且輥道中心線與線路中心線一致。 輥筒有主動輥和從動輥兩種,其墩臺支架結(jié)構(gòu)也不相同,每隔4-5個從動輥設(shè)置一個主動輥,以保證長軌均勻受力。 (2)焊接 采用K-900懸掛式接觸焊機,在焊接工位處搭建焊機懸掛支架,并在其側(cè)位搭建安裝焊機控制設(shè)備的工棚。 (3)鋼軌調(diào)直機 設(shè)計一臺直接置于線路鋼軌上,并能前后移動的250t移動式鋼軌調(diào)直機,其工作平臺面高度為1060mm(線路軌面以上)。 (4)電源 基地附近有一處400kVA變配電站,本有多家施工單位共用,改寬到變壓器的容量限制,為保證焊參數(shù)穩(wěn)定,在輸出總線的終端,設(shè)置分路器。在每天的焊接時段內(nèi),切斷其它分路連接,實行對焊機全額單供: 基地流水線各工位及照明等其它用電(包括流水線輥道),另設(shè)90kW移動式發(fā)電站專供。 (5)運軌車組 由若干24t軌道車平板車組成。其數(shù)量取決于長軌的焊接長度,而焊接長度又取決于線路平、縱斷面條件及牽引動力。 運軌車組作為運、卸作業(yè)使用時,要達到如下要求: ①相同的制動時間、緩解時間,相同的制動壓力,管路無泄漏。由于多輛(當(dāng)焊接長度為250m時,需20輛車)連接,軌道車制動用量嚴(yán)重不足,故在車組的端部另設(shè)0.9m3/min變壓機和相應(yīng)的儲風(fēng)缸,連接軌道車風(fēng)管,納人到制動系統(tǒng)中。 ②在車組的中部,設(shè)置長軌鎖定裝置,固定每根長軌,使在運行中,長軌不橫移,不串動。 車組的平板兩側(cè)設(shè)置單軌輥道,作為卸軌輥道。輥筒間距為每輛平車長度的1/2,即輥筒安裝在平車長的1/4和3/4處。 運行車組作為承軌臺使用時,還要達到如下要求: ①由于平車組輥道面高度(線路軌面以上)為948mm,較流水線輥道面高度低112mm,且流水線輥道處在線路中心,而平車組輥道設(shè)在平車兩側(cè),為此需在平車組與流水線之間設(shè)一過渡車或設(shè)若干過渡輥道支架,以保證長軌裝車過程中高度與方向上的過渡。 ②長軌在流水線上移動是由主動輥驅(qū)動,而平車組上的輥道無主動輥,當(dāng)長軌大部分進入平車組上后,流水線上的主動輥驅(qū)動已不足以使長軌繼續(xù)向前移動,為此在平車組的端部需裝一部1.0t的卷揚機,其鋼繩容量為100m,這樣,即使焊接長度為250m時,也可使長軌牽引到位。2.15執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和其它技術(shù)要求 全面執(zhí)行:TB/T1632-91《鋼軌焊接接頭技術(shù)條件》,《鐵道部鋼軌接觸焊生產(chǎn)管理辦法》,《上海鐵路局鋼軌探傷工藝標(biāo)準(zhǔn)》,《上海鐵路局焊軌段質(zhì)量管理條例實施細(xì)則》。 對長軌焊接生產(chǎn)全過程實施質(zhì)量管理、控制、考核、處理?,F(xiàn)場焊軌基地與工廠車間的條件有較大區(qū)別,為保證焊接質(zhì)量,在全面執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,又補充規(guī)定了幾點技術(shù)要求: (1)關(guān)于流水線輥道。 工廠車間的流水線輥道是經(jīng)過嚴(yán)格測量,保證是同一條直線和同一個水平面。焊接基地在選址時,已經(jīng)選在平、直線上,或選在坡度不大的同一坡度上。輥道支架在制造時,要求嚴(yán)格做到等高;支架安裝前,須對線路進行整理,方向取直,高低取平;支架安裝時,應(yīng)取一股鋼軌為基準(zhǔn)安裝、固定。 對焊接頭外觀質(zhì)量影響最大的是在焊接工位,因此,焊接時,整條長軌應(yīng)處在平直線上,流水線改變高度和方向的過度段,應(yīng)設(shè)在“焊接長度”以外的地段。 (2)關(guān)干接頭焊接及正火后的冷卻速率。 在室外,高架橋上焊接,受自然氣候條件影響,焊頭的冷卻形態(tài)和冷卻速度都是不相同的。而冷卻速度關(guān)系焊接質(zhì)量,焊后或正火后高溫焊頭,直接暴露在雨中或冬天的強冷風(fēng)中,將導(dǎo)致焊縫的冷脆性傾向。 鋼軌的形狀使其頭部、腰部和底部的冷卻速度是不均勻的。PD3軌在焊頭溫度處在t8/5范圍內(nèi)時,其冷卻速度>49C/s,是不允許的,為此規(guī)定,焊后或正火后,焊頭溫度在t8/5范圍內(nèi),其冷卻速控制在2.090/s左右。 (3)關(guān)于其它工作作業(yè)時對焊頭溫度的要求。 除控制焊頭的冷卻速率外,還要求: ①正火時的起始溫度不高于400℃,終了溫度為850-900℃。 ②鋼軌調(diào)查時的焊頭溫度不低于500℃。 ③焊頭溫度在200℃及以上時,不得淋水、強制冷卻。 (4)為達到控制冷卻速率和各工位對焊頭溫度的要求,在各工位之間的輥道線上,按不同要求設(shè)置“封閉通道”、“遮擋通道”等設(shè)施,并輔以作業(yè)效率控制。2.2關(guān)千現(xiàn)場鋪設(shè)施工 長軌鋪設(shè)采用“分段鋪設(shè)、交叉放散、線上連焊、統(tǒng)一換算”的施工方法。這一方法在地鐵一號線施工時創(chuàng)造,在二、三、五號線施工中完善,并在鐵路滬寧線超長無縫線路施工中推廣應(yīng)用。 根據(jù)本工程特點,確定上述施工方法的作業(yè)流程如圖2。 2.2.1長軌條的運、卸前已述及,長軌條的運、卸,采用軌道車平車組,該車組同時也作為焊軌流水線的“承軌臺”使用。 根據(jù)本工程的線路條件,確定焊接長度為200m,需24t平車16輛,每輛車的用途及編組如圖3。上述擋板車的前端裝有0.9m3/min,空壓機及儲風(fēng)缸、10.1t卷揚機和柴油發(fā)電機組。 根據(jù)線路條件和上述車輛編組,通過牽引計算及制動安全計算,確定: 長軌裝載額定數(shù)量8根,常用數(shù)量6根; 牽引軌道車400HP(四軸)和290HP(兩軸〕各一臺,雙機牽引。2.2.2焊接和鋪設(shè) 現(xiàn)場聯(lián)合接頭焊接采用移動式氣壓焊,分線下和線上連焊兩種。基本上以1000m作為單元長度,線下焊接5根4頭。 鋪設(shè)以換軌小車機械鋪設(shè)為主,并鋪以部分手工作業(yè)。基本上每鋪設(shè)1000m,在線上連焊一次,并交叉放散和鎖定一次,依次連續(xù)。2.3施工組織和施工安全措施2.3.1施工組織特點 (1)進度計劃銜接 焊接進度:設(shè)計生產(chǎn)能力4-5接頭/小時,日作業(yè)時間9小時,設(shè)計日產(chǎn)長軌3對6根; 裝車進度:一車/日,3對6根/車; 卸車進度:一次舊,3對6根/次,即(600rn/次); 每日焊接短軌( 25m)數(shù):48根; 焊接流水線短軌最大存放量:60根; 短軌供應(yīng):第一次60根,以后每日1次,每次48根。 (2)行車組織特點 本工程泰和路站以南全線。僅漢水路站和長江路站北端各設(shè)一組單渡線。 由于焊接基地設(shè)在泰和路站北端上行線上,所以下行線長江路站呼蘭路站泰和路站區(qū)段的卸軌作業(yè),必須組織運軌車組重車“推進運行”。其它區(qū)段均可“牽引運行”。但空車返回,全線均須“推進運行”。 本工程在長江路站北端的上行線設(shè)有一股存車線,本作為地鐵運行車輛存放之用,原有效長僅為227.9m。現(xiàn)按3.4m線間距計算,設(shè)置臨時警沖標(biāo),使有效長擴大為238.7m,以作為長軌車組臨時存放和軌道車轉(zhuǎn)線之用。2.3.2主要施工安全措施2.3.2.1行車安全 (1)無論是重車或空車的“推進運行”,均需在列車運行方向端部(即運軌車組尾部)設(shè)專人“引導(dǎo)運行”,為確保行車安全,在車組尾部設(shè)置“列車簡易制動閥”,由引導(dǎo)人員控制。 (2)制定每日的運行計劃,定時、定時段、定運行方向,將計劃提報業(yè)主單位,并請協(xié)商其它各施工單位按時清理線路上的障礙物和人員。 (3)列車運行前,專派單機在預(yù)定行車線路上預(yù)運行,以查看線路狀態(tài),并予告各施工單位撤離。 (4)技術(shù)人員會同司機.制訂當(dāng)日行車區(qū)段內(nèi)的行車方案,要明確當(dāng)日的限速地點和速度、長大坡度闖坡的加速地點、下坡的制動方案、高坡卸軌的零速度起動方案等。2.3.2.2卸軌作業(yè)安全 (1)列車在運行狀態(tài)時,車上的軌條必須全部鎖定。卸軌作業(yè)開始前,才允許醉鎖。 (2)高坡地段,向上坡方向動車卸軌付,軌條不能全部撥上輥道,需視坡度大小,尾端3-8個車。當(dāng)所卸軌條頭部落地舌,才能將尾部軌條全部撥上輥道。 (3)在坡道上卸軌、輔機不得熄火,對位時,主機不得使用大閘,必要時,可適當(dāng)控制車組低速“抱閘溜車”,避免因主機制動引起長軌串溜。3結(jié)束語 2003年1月27日,上海地鐵一號線北延伸無縫線路安全、優(yōu)質(zhì)地鋪設(shè)成功.圓滿完成了施工任務(wù)。 這次施工是在由地下直接轉(zhuǎn)人高架的線路上進行的,所有的施工設(shè)備以及軌料均需由公路運輸并吊裝到高架橋上。我們首次在這樣的條件下進行施工,使我們獲得了新的施工經(jīng)驗。 我們建立了一套新的無縫線路施工方案。這套方案既達到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的技術(shù)要求,也解決了由各種施工條件限制所帶來難點。安全、優(yōu)質(zhì)的結(jié)果說明這套技術(shù)方案行之有效。事實上,這套方案已經(jīng)在鐵路鷹廈線、外福線無縫線路施工中推廣使用。 這次施工,鍛煉了我們施工隊伍,提高了使用基本技術(shù)靈活應(yīng)用于不同施工條件的能力,增強施工隊伍的業(yè)務(wù)素質(zhì)。

 
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