- 相關(guān)推薦
長(cháng)鋼軌低溫焊接和鎖定施工工法(一)
長(cháng)鋼軌低溫焊接和鎖定施工工法
六公司京滬鋪架項目部 李杰
一、施工概況
京滬高速鐵路棗莊至蚌埠段軌道工程，我項目鋪設正線(xiàn)鋼軌里程DK626＋294.079～DK846＋100間309km無(wú)縫線(xiàn)路，鋼軌采用500m長(cháng)軌條（U71MnK、60kg/m）。宿州東站(DK765+400)、蚌埠南站（DK844+358）2個(gè)車(chē)站站線(xiàn)，到發(fā)線(xiàn)為無(wú)縫線(xiàn)路，鋼軌采用100米定尺軌（U71Mn、60kg/m），保養點(diǎn)為有縫線(xiàn)路，鋼軌采用25米標準軌（U71Mn，50 kg/m）。正線(xiàn)設計速度目標值：350km/h；最小曲線(xiàn)半徑：7000m；最大坡度： 15‰；正線(xiàn)線(xiàn)間距：5.0m。
，采用CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結構，是我國第一條設計時(shí)速350km高速鐵路。由于施工工期緊、任務(wù)重，該段2010年12月1日必須進(jìn)行聯(lián)調聯(lián)試，無(wú)縫線(xiàn)路的焊接、鎖定由于施工節點(diǎn)安排，大部分作業(yè)時(shí)軌溫會(huì )處于鎖定溫度以下進(jìn)行。先導段無(wú)縫線(xiàn)路鎖定任務(wù)，采用本工法，該施工工法可適用于低于鎖定溫最大35℃的應力放散及鎖定施工，截止目前我項目已完成鎖定施工任務(wù)24km。
工法特點(diǎn)
采用拉伸法方式及移動(dòng)焊軌車(chē)焊接鋼軌接頭；施工方法簡(jiǎn)便，可操作性強，施工質(zhì)量穩定，滿(mǎn)足350km/h高速鐵路施工技術(shù)要求；可在低于鎖定溫最大35℃溫差條件下，快速進(jìn)行區間無(wú)縫線(xiàn)路焊接和鎖定施工。
適用范圍
本工法適用于低于設計鎖定軌溫最大35℃溫差條件下進(jìn)行長(cháng)鋼軌應力放散鎖定和焊接施工。
工藝原理
1、長(cháng)鋼軌低溫鎖定工藝理論分析
按長(cháng)鋼軌的力學(xué)理論，當實(shí)際軌溫低于設計鎖定軌溫ΔT時(shí)，長(cháng)鋼軌的溫度力、鋼軌線(xiàn)膨脹系數、拉力、拉伸伸長(cháng)量換算關(guān)系如下：
1.1拉伸法使長(cháng)鋼軌均勻伸長(cháng)，拉伸伸長(cháng)量ΔL與⑴述溫度伸長(cháng)量相當時(shí)，長(cháng)鋼軌狀態(tài)達到設計鎖定軌溫狀態(tài)，拉伸力F=（彈性模量E×鋼軌伸長(cháng)率ΔL/L）×鋼軌橫斷面積A，即鋼軌伸長(cháng)量ΔL=（拉伸力T/鋼軌橫斷面積A）/彈性模量×鋼軌長(cháng)度L，彈性模量E=210GPa，鋼軌橫斷面積A=77.45cm2
1.2每組鋼軌扣件可提供縱向阻力9KN。
不同長(cháng)度長(cháng)鋼軌在不同溫差條件下?lián)Q算關(guān)系計算如下表：
ΔT=ΔL/（α×L） 鋼軌質(zhì)量：0.61KN/m
拉力F=（彈性模量E×鋼軌伸長(cháng)率ΔL/L）×鋼軌橫斷面積A；
鋼軌伸長(cháng)量ΔL(mm)=溫度變化值ΔT×鋼軌線(xiàn)膨脹系數α×鋼軌長(cháng)度L(m)�！�
鋼軌橫斷面積A=77.45cm2；鋼軌彈性模量E=210GPa
鋼軌與輥軸的摩擦系數μ=0.16；鋼軌線(xiàn)膨脹系數α=11.8×10-6/℃
每組鋼軌扣件的縱向阻力按9KN計。
計算結果如下：
溫差℃ 鋼軌長(cháng)度m 拉伸量mm 拉伸率 拉應力MPa 拉伸力KN 摩擦力KN 總拉力KN
35 2000 826 0.000413 86.73 671.72 195.2 866.92
35 1500 620 0.000413 86.73 671.72 146.4 818.12
35 1000 413 0.000413 86.73 671.72 97.6 769.32
30 2000 708 0.000354 74.34 575.76 195.2 770.96
30 1500 531 0.000354 74.34 575.76 146.4 722.16
30 1000 354 0.000354 74.34 575.76 97.6 673.36
25 2000 590 0.000295 61.95 479.80 195.2 675.00
25 1500 443 0.000295 61.95 479.80 146.4 626.20
25 1000 295 0.000295 61.95 479.80 97.6 577.40
20 2000 472 0.000236 49.56 383.84 195.2 579.04
20 1500 354 0.000236 49.56 383.84 146.4 530.24
20 1000 236 0.000236 49.56 383.84 97.6 481.44
15 2000 354 0.000177 37.17 287.88 195.2 483.08
15 1500 266 0.000177 37.17 287.88 146.4 434.28165
15 1000 177 0.000177 37.17 287.88 97.6 385.48165
經(jīng)計算，90噸級液壓拉伸機可完全滿(mǎn)足實(shí)際軌溫最大低于設計鎖定軌溫35℃時(shí)2000m及以下長(cháng)度單元軌的放散鎖定施工。
2施工工藝原理
2.1使用移動(dòng)焊機采用接觸焊焊接長(cháng)鋼軌，焊接質(zhì)量穩定可靠。
2.2采用拉伸法使長(cháng)鋼軌伸長(cháng)，使低溫條件下長(cháng)鋼軌達到鎖定軌溫時(shí)所需要的長(cháng)鋼軌長(cháng)度。
施工工藝流程及操作要點(diǎn)
1 施工工藝流程
移動(dòng)焊機工地焊接長(cháng)鋼軌施工工藝流程
施工準備→軌端打磨→焊機對位→鋼軌焊接→焊縫正火→鋼軌打磨→焊縫探傷→線(xiàn)路整理
350km/h 高速鐵路長(cháng)鋼軌低溫鎖定施工工藝流程
施工準備→設置臨時(shí)位移觀(guān)測點(diǎn)→拆卸扣件→墊滾筒、放散應力→拉軌、撞軌、觀(guān)測位移量→軌溫測量→鋼軌落槽→鎖定 線(xiàn)路→設置位移觀(guān)測標志
2 操作要點(diǎn)
2.1 移動(dòng)焊軌機工地焊接長(cháng)鋼軌施工
2.1.1、準備工作
移動(dòng)焊機對位，支撐支腿油缸，拆除焊機前15m左右和前端待焊500m長(cháng)軌的扣件，并用滾輪支墊，使兩待焊軌端平齊。
2.1.2、軌端除銹
用手砂輪機對鋼軌端部600mm范圍內的軌腰和端面進(jìn)行除銹至表面有金屬光澤。
鋼軌除銹
2.1.3、焊接
焊機對鋼軌進(jìn)行夾持、焊接并進(jìn)行保壓推瘤。
LR1200型移動(dòng)焊軌機工地焊接長(cháng)鋼軌
2.1.4、焊軌機前行
同線(xiàn)另一根鋼軌焊接完成后，拆除滾輪，按照1/3上線(xiàn)路扣件并擰緊。軌道車(chē)頂推焊軌機前行進(jìn)行下一根鋼軌焊接。
2.1.5、正火
拆除焊縫兩段約15m左右的扣件，將鋼軌適當墊高，用氧炔焰對焊縫進(jìn)行加熱至900±50℃，如外界溫度較低時(shí)，熄火后迅速利用專(zhuān)門(mén)制作保溫用具對焊頭進(jìn)行覆蓋，防止低溫和自然風(fēng)使鋼軌的冷卻速度過(guò)快而淬火。
2.1.6、鋼軌打磨
對焊頭軌底上角、下角進(jìn)行打磨，應打磨圓順；用仿型打磨機將焊縫及焊縫兩側1m長(cháng)度范圍內的軌頂面、軌頭側面進(jìn)行精細打磨。
工地長(cháng)鋼軌焊接接頭打磨
2.1.7、探傷
利用便攜式超聲波探傷儀對焊縫進(jìn)行探傷，并噴焊接流水號。同時(shí)將拆除的線(xiàn)路進(jìn)行恢復。
長(cháng)鋼軌焊接接頭超聲波探傷
2.2 無(wú)縫線(xiàn)路長(cháng)鋼軌低溫鎖定施工
2.2.1、施工準備
無(wú)縫線(xiàn)路長(cháng)鋼軌低溫鎖定由區間一端向另一端施工。
（1）人工拆除起點(diǎn)處一對100m已鎖定軌和與其連接的2000m單元軌范圍內全部軌枕扣件和絕緣墊片，按10m間距支墊滾輪，使鋼軌處于“無(wú)阻力狀態(tài)”。
（2）在鋼軌軌腰上每間隔100m安裝軌溫器，查看軌溫。
（3） 在2000m鋼軌上按200～300m間距安裝撞軌器
（4）每隔100m根據拉伸長(cháng)度要求設置一個(gè)鋼軌觀(guān)測點(diǎn)，以便確認鋼軌的均勻拉伸和鋼軌拉伸量。
（5）在拉伸鋼軌的同時(shí)，輔以撞軌器向鎖定施工前方方向撞擊，并配以鐵錘棉布包裹錘頭敲擊鋼軌軌腰，使鋼軌在拉伸時(shí)均勻伸長(cháng)。
（6）觀(guān)測鋼軌拉伸過(guò)程中每個(gè)觀(guān)測點(diǎn)的位移量，當鋼軌拉伸量達到計算要求拉伸長(cháng)度時(shí)，停止拉軌，立即拆除拉伸器，取出鋼軌下面的滾輪。
（7）上齊軌枕扣件和絕緣墊片，每隔100m利用一臺內燃扳手對鋼軌沿線(xiàn)的扣件進(jìn)行緊固，扣壓力并擰至250N/m，完成2000m鋼軌的應力放散鎖定。
（8）拆除鋼軌拉伸機，并轉移同線(xiàn)另一單元鋼軌上進(jìn)行應力放散和鎖定。
（9）設置位移觀(guān)測樁，粘貼位移標尺，清理線(xiàn)路。
（10）兩單元軌之間鋼軌焊接時(shí)，焊縫應設在兩承軌臺之間，離承軌臺的最小距離100mm，且左、右兩股鋼軌相錯量不得大于10cm。
長(cháng)鋼軌低溫鎖定施工流程示意圖（拉伸法）
勞動(dòng)力組織
移動(dòng)焊軌機工地焊接長(cháng)鋼軌勞動(dòng)力組織表
序號 工序及崗位 單班 單班人員配置說(shuō)明
1 焊軌隊長(cháng) 1
2 軌道車(chē)司機 1 軌道車(chē)與移動(dòng)焊軌車(chē)聯(lián)掛
3 焊軌車(chē)操作 3
4 除銹、鋸軌 2 鋼軌除銹
5 正火 3
6 打磨 2 手砂輪和仿型打磨機各1
7 探傷 2
8 質(zhì)量檢查及噴號 1
9 防護 2 線(xiàn)路兩端
10 普工 48 拆卸扣件、安拆滾筒
11 值班電工及機修工 2 包括鋸軌等
12 調車(chē)人員 1
合 計 68
長(cháng)鋼軌低溫條件下應力放散及鎖定勞動(dòng)力組織表
序號 工序及崗位 單班 人員配置說(shuō)明
1 指揮組 5 含隊長(cháng)1、技術(shù)員2人、工班長(cháng)2人
2 普工 120
3 施工防護 4
合 計 129
七． 材料與設備
無(wú)縫線(xiàn)路長(cháng)鋼軌低溫鎖定材料及設備表
序號 設備名稱(chēng) 規格型號 單位 數量
1 移動(dòng)焊軌車(chē) LR1200 臺 1
2 軌道車(chē) 金鷹 臺 1
3 內燃鋸軌機 臺 2
4 端面打磨機 臺 2
5 仿型打磨機 臺 2
6 氧炔焰正火設備 套 1
7 發(fā)電機 臺 4
8 內燃螺栓扳手 臺 30
9 超聲波探傷儀 臺 2
10 粗磨設備 套 2
11 滾輪 個(gè) 450
12 鋼軌檢測尺 1m 套 3
13 起道機 15t 臺 8
14 客車(chē) 臺 3
15 貨車(chē) 3噸 臺 2
八、 質(zhì)量控制
1質(zhì)量標準
1.1正線(xiàn)無(wú)縫線(xiàn)路最短焊接短軌不小于12m，單元軌接頭應置于兩承軌臺扣件節點(diǎn)中間。
1.2除道岔內外焊接接頭采用鋁熱焊外，鋼軌焊接接頭采用閃光接觸焊，鋼軌焊接按規定做焊接型式試驗和周期性檢驗，并由鐵道部科學(xué)研究院出具鋼軌焊接型式試驗報告。
1.3無(wú)砟軌道無(wú)縫線(xiàn)路淮河以北鎖定軌溫23±2℃，相鄰單元軌間的鎖定軌溫之差不大于5℃，同一區間單元軌間的最高與最低鎖定軌溫之差不大于10℃，左右股鋼軌鎖定軌溫之差不大于3℃。
1.4焊接接頭的表面平直度允許偏差：軌頂面+0.2、0mm，軌頭內側工作面+0.2、0mm，軌底（焊筋）+0.5、0mm。
2、 質(zhì)量保證措施
2.1 對于鋼軌焊接、正火、探傷、行車(chē)、應力放散等作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓，增強員工的技能和安全意識。施工前進(jìn)行詳細的技術(shù)交底，使所有一線(xiàn)參戰的施工人員熟悉施工工藝和作業(yè)流程。
2.2 鋼軌工地接觸焊接施工中，經(jīng)過(guò)型式試驗確定的焊接參數，不得隨意改變，每個(gè)焊頭由焊機計算機全過(guò)程自動(dòng)監控，識別焊頭的合格情況。并按規定每焊接500頭進(jìn)行周期性生產(chǎn)檢驗。
2.3 鋼軌焊接前對焊縫兩端各1m范圍進(jìn)行預熱，低溫情況下，正火后必須對焊接接頭進(jìn)行保溫，以免焊頭因冷卻過(guò)快而淬火。并對焊接過(guò)程中的每一道工序質(zhì)量實(shí)行自檢。
2.4 在無(wú)縫線(xiàn)路應力放散鎖定施工過(guò)程中，各工序施工人員按照技術(shù)交底要求和施工規范、技術(shù)標準，嚴把質(zhì)量關(guān)。
3 采用技術(shù)標準
3.1客運專(zhuān)線(xiàn)250km/h和350km/h鋼軌檢驗及驗收暫行標準；
3.2 350km/h客運專(zhuān)線(xiàn)60kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件；
3.3 TB/T 1632-2005鋼軌焊接接頭技術(shù)條件(通用技術(shù)條件/閃光焊接)；
3.4客運專(zhuān)線(xiàn)無(wú)砟軌道鐵路工程施工質(zhì)量驗收暫行標準。
九、 安全措施
1加強行車(chē)安全管理，行車(chē)中嚴格控制車(chē)速，施工中應在施工前后端各500m距離處設置安全防護。
2焊接施工時(shí)，施工人員應避讓飛濺的火花；經(jīng)常檢查正火設備氧氣乙炔管道的密封性能
3鋼軌應力放散鎖定施工中，撞軌和取放滾輪時(shí)用撬棍抬放鋼軌應齊心協(xié)力，安裝取出滾輪應迅速，以免引發(fā)安全事故。
十、環(huán)保措施
及時(shí)收集鋼軌焊接、打磨過(guò)程中產(chǎn)生的廢物、鐵屑和焊瘤和設備的廢油，并集中處理，防止對環(huán)境造成污染。
十一、 效益分析
1社會(huì )效益
京滬高速鐵路是我國第一條時(shí)速350km高速鐵路，備受?chē)鴥韧怅P(guān)注，本施工技術(shù)率先應用于我國第一條時(shí)速350km高速鐵路目前施工效果良好，推動(dòng)了我國高速鐵路無(wú)砟軌道施工技術(shù)的發(fā)展。
采用本工法施工，保證了施工質(zhì)量和工期，為京滬高速鐵路的先導段后期長(cháng)軌應力放散及鎖定提供了技術(shù)保障。
2經(jīng)濟效益
本工法的使用，經(jīng)計算可在低于鎖定溫度35℃（淮河以北無(wú)砟軌道鎖定軌溫23±2℃）惡劣天氣條件下進(jìn)行鎖定焊接，截止目前京滬高鐵先導段順利完成了24公里無(wú)縫線(xiàn)路長(cháng)鋼軌鎖定施工，現可24小時(shí)進(jìn)行放散鎖定，既一定程度上加快了工期，又避免了二次放散的費用。
移動(dòng)焊機的保壓推瘤功能在焊軌過(guò)程中的使用，填補了國內區間無(wú)縫線(xiàn)路鎖定焊接的空白，具有深遠的應用前景。
十二、應用實(shí)例
京滬高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結構，中鐵十五局六公司共鋪設需鎖定焊接無(wú)縫線(xiàn)路309km，京滬高鐵是我國第一條設計時(shí)速350km高速鐵路。我項目運用本技術(shù)可在低于鎖定溫度35℃（淮河以北無(wú)砟軌道鎖定軌溫23±2℃）的惡劣天氣條件下一次性完成單元無(wú)縫線(xiàn)路長(cháng)鋼軌鎖定施工，避免了二次應力放散。
鐵道部鐵科院和監理單位、鐵路工務(wù)段對我項目目前無(wú)縫線(xiàn)路鎖定經(jīng)軌溫檢測儀檢測的結果表明，施工質(zhì)量滿(mǎn)足時(shí)速350km高速鐵路的技術(shù)要求。
【長(cháng)鋼軌低溫焊接和鎖定施工工法(一)】相關(guān)文章：
談水泥混凝土冬季低溫施工措施03-18
社會(huì )法的定位和社會(huì )法的未來(lái)03-21
重載小半徑曲線(xiàn)鋼軌最佳磨耗率及鋼軌打磨參數研究03-04
淺談懸臂澆筑施工法03-06
長(cháng)間隙工件間隙電容法與電磁法測量技術(shù)對比研究11-26
淺析逆筑法在施工中的應用12-05
淺談填充墻砌體拉結筋“植筋法”施工法03-17