客运专线无砟轨道一次性铺设跨区间无缝线路施工工法.docx
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客运专线无砟轨道一次性铺设跨区间无缝线路施工工法
客运专线无砟轨道一次性铺设跨区间无缝线路施工工法
中铁二局股份有限公司中铁二局集团新运工程有限公司
1前言
京津城际铁路全长113.544km,采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构一次性铺设跨区间无缝线路233公里,是我国第一条设计时速350km铁路客运专线。
中铁二局运用Gaas80基地焊轨生产线、WZ500型无砟轨道铺轨机组、K922移动焊轨机等先进设备及配套施工技术,于2007年7月至2008年2月按期完成一次铺设跨区间无缝线路233公里的施工任务。
技术总结形成本工法。
2工法特点
⑴、设备配置先进合理,施工工艺新,可操作性强;
⑵、施工质量能够得到很好的控制,满足设计要求;
⑶、进度稳定,控制措施完善,工期保障性强;
⑷、适用性广。
3适用范围
本工法适用于各种类型的无砟轨道长轨铺设及无缝线路焊接施工。
4工艺原理
⑴、Gaas80基地焊轨生产线焊接100m定尺钢轨成500m长钢轨,焊接质量稳定可靠;
⑵、WZ500型无碴轨道铺轨机组按拖拉法运输和铺设500m厂焊长钢轨;
⑶、K922移动焊轨机工地焊接长钢轨接头,该设备适应性强,能焊接2000m及以上的长钢轨,且焊接质量稳定可靠。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
图5-1基地焊接100m定尺钢轨成500m长钢轨施工工艺流程图
图5-2500m长钢轨运输及铺设施工工艺流程图
图5-3长钢轨工地焊接及无缝线路锁定施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1基地焊接100m定尺钢轨成500m长钢轨施工
图5-4钢轨焊接
图5-5焊头标识
⑴、选配轨
将基地入场验收合格的钢轨,丈量每根钢轨长度,挑出伤损轨另行存放,再依次按配轨图配轨,将选配好的定尺轨吊放于输送支架滚轮上,备焊接使用。
选配时,将钢轨端面根据实际尺寸偏差进行选配,将断面对称,公差基本一致的钢轨相对焊接,以确保焊接质量。
⑵、轨端打磨除锈
采用除锈机将轨端0.5m范围内打磨除锈,达到光洁程度,使焊接时电极接触良好,加工好的端面应显出金属光泽,在距端面20mm以内的钢轨表面应无锈垢,打磨好的端面待焊时间超过24h以上或打磨后有水、油、烟、灰污染时,应重新打磨处理。
对母材的打磨量不超过0.2mm,除锈时,严禁横向打磨。
除锈打磨结束后,焊接前应再次检查除锈部位的钢轨表面质量,应剔除不合格钢轨。
⑶、闪光焊接
将经过焊前处理的钢轨传送给焊轨机。
钢轨接头在焊轨机内对中,经过闪光预热、接触顶锻、推凸后完成焊接全过程。
焊接轨温不宜低于
10℃。
焊接接头轨头和轨底、轨底顶面斜坡的推凸余量不应大于1mm,其他位置推凸余量不大于2mm。
不应将焊渣挤入母材,焊渣不应划伤母材。
推凸后、未经打磨处理的情况下,应使用检测直尺(1m)和塞尺检查接头错边,在焊缝中心线两侧各15mm的位置测量并计算接头错边量,接头错边量不应超过表5-1规定值,对于接头错边量超过最大允许值的焊接接头,应在焊缝两侧各100mm的位置切掉钢轨焊接接头。
表5-1钢轨焊接接头错边量允许偏差表
接头错边的位置
接头错边量最大允许值(mm)
钢轨顶面纵向中心线的垂直方向
0.5
工作侧面轨顶面下16mm处的水平方向
0.5
轨脚边缘的水平方向
0.2
⑷、正火
当轨温降到300~500℃时,用专用的中频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),加热温度850℃~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500~550℃。
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。
可利用轴流通风机进行吹风冷却。
使钢轨接头温度降至500℃以下。
⑸、四向调直
用四向调直机对钢轨不直处进行校直,使钢轨在水平和垂直方向平直度达到要求标准。
焊接接头的轨头工作面经外形精整后表面不平度应满足:
在焊缝中心线两侧各100mm范围内,表面不平度不大于0.2mm,轨顶面及轨头侧面工作边母材打磨深度不应超过0.5mm。
焊接接头及其附近钢轨表面不应有裂纹、明显压痕、划伤、碰伤、电极灼伤、打磨灼伤灯伤损。
测量钢轨焊接接头平直度应在温度低于
50℃时进行,测量长度1m,焊缝居中。
平直度偏差的测量位置分别为:
轨顶面纵向中心线、轨头侧面工作边上距轨顶面16mm处的纵向线,测量应以焊缝中心线两侧各500mm位置的钢轨表面作为基准点。
⑹、精磨
用精磨机对轨头及工作面进行打磨,使其直线度达到要求标准。
精磨的长度不应超过焊缝中心线两侧各450mm限度,外形精整不应使焊接接头或钢轨产生任何机械损伤或热损伤,不应使用外形精整方法纠正超标的平直度偏差和超标的接头错边。
5.2.2500m长钢轨运输及铺设施工
⑴、施工准备
500m长钢轨铺设在无砟轨道或无砟道岔施工完成并达到过车条件后开始。
铺轨之前,完成WZ500型无砟轨道铺轨机组安装调试、铺轨进路准备及确认、配轨图及装车计划编制、行车计划编制等工作。
WZ500型无碴轨道铺轨机组,按拖拉式作业法设计,由铺轨牵引机、滚轮、分轨小车、长钢轨运输车、内燃机车等组成。
⑵、长钢轨吊装
用32台联动门吊吊装500m长钢轨。
作业时,32台联动门吊同步起落、横移,将长钢轨横向移动到位,并统一走行、升降、下落就位,保持钢轨基本平稳。
长钢轨装车堆码整齐,按顺序编号、左右股对称放置,以方便出轨拖拉。
长钢轨装车时,顺铺轨方向端对齐,并相互锁合,轨端头设挡,防止钢轨运输途中窜动。
⑶、500m长钢轨铺设
图5-8DF4内燃机车
图5-9长轨运输车
图5-10铺轨牵引车
图5-11铺轨牵引车拖拉长轨
①、铺轨牵引车和钢轨导向车预先在铺轨起点处等待,待长轨运输车进入区间后,DF4机车推送长轨运输车与钢轨导向车连接。
②、人工从铺轨牵引车上牵引绳经钢轨导向车引入长轨运输车,并按预定顺序分左右两股各挂住钢轨轨头,车上人工配合拨轨和拖轨;同时卸钢轨扣件、支垫滚筒。
③、铺轨牵引车向前走行,牵引长轨经钢轨导向车和后引入未铺地段轨道板承轨槽,之后向前走行铺入线路。
④、拆除牵引绳和支垫滚轮,上齐并拧紧轨枕扣件,用锯轨机锯平钢轨接头后,无孔夹板连接钢轨接头。
⑤、机车推送长轨运输车向前走行,进入下1对钢轨铺设。
5.2.3长钢轨工地焊接及无缝线路锁定施工
无缝线路长钢轨焊接锁定由一端向另一端进行,先用K922移动焊轨机将500m长钢轨焊成1500m~2000m的单元轨节,逐个放散锁定并焊接单元轨节。
⑴、长钢轨工地焊接
①、准备工作。
移动焊轨机对位,支撑支腿油缸,拆除焊机前3m左右和前端待焊500m长轨的扣件,并用滚轮支垫,使两待焊轨端平齐。
②、轨端除锈。
用手砂轮机对钢轨端部600mm范围内的轨腰和端面进行除锈至表面有金属光泽。
③、焊接。
操作焊轨车吊机,K922焊机对钢轨进行夹持焊接并进行保压推瘤。
④、焊轨机前行。
同线另一根钢轨焊接完成后,拆除滚轮,按照1/3上线路扣减,并拧紧。
轨道车顶推焊轨机前行进行下一根钢轨焊接。
⑤、正火。
拆除焊缝两段约15m左右的扣件,将钢轨适当垫高,用氧炔焰对焊缝进行加热至900±50℃,然后进行自然冷却。
⑥、钢轨打磨。
对焊头轨底上角、下角进行打磨,应打磨圆顺;用仿型打磨机将焊缝及焊缝两侧1m长度范围内的轨顶面、轨头侧面进行精细打磨。
⑧、探伤。
利用便携式超声波探伤仪对焊缝进行探伤,并喷焊接流水号。
并将拆除的线路进行恢复。
⑵、无缝线路长钢轨焊接锁定
①、施工准备。
人工拆除单元轨节范围内全部轨枕扣件和绝缘垫片,按10m间距支垫滚轮,使钢轨处于“无阻力状态”,按300m间距安装撞轨器以及在钢轨轨腰上每间隔100m安装一个轨温器,以便确认锁定轨温
。
②、应力放散。
当待实测轨温处于设计锁定轨温范围内时,利用撞轨器向道岔轨方向撞击,并配以橡胶锤敲击钢轨轨腰,使钢轨释放应力处于自由状态。
并按100m间距设置钢轨移动量检查点。
在撞轨过程中,检查各点钢轨移动量一致或最大偏差2mm时,可视为钢轨在此时的应力为零。
④、线路锁定。
查看钢轨轨腰轨温计的温度,当实际轨温在锁定温度范围内时,及时拆除支垫滚轮及撞轨器,上齐轨枕扣件和绝缘垫片,每隔100m利用一台定扭矩的内燃扳手对钢轨沿线的扣减进行紧固上,并拧至规定扭矩值。
⑤、设置线路标志。
设置位移观测桩,粘贴位移标尺,清理线路。
⑥、长钢轨锁定焊接。
全部松开下一对1500m单元轨节的轨扣件,按照上述支垫滚轮、撞轨,并进行钢轨锯切,保证焊缝处于两承轨台之间,离承轨台的最小距离100mm。
之后按上述长钢轨焊接工艺完成长钢轨锁定焊接。
⑦、进入下一对单元轨节锁定焊接施工。
6劳动力组织
表6-1基地焊接100m定尺钢轨成500m长钢轨劳动力组织表
序号
岗位
人数
说明
1
配轨及吊装
14
龙门吊司机1、吊轨10、指挥1、钢轨检尺2
2
除锈机操作
2
3
焊接操作
3
4
喷流水号
1
5
正火工位
2
6
粗磨工位
4
手砂轮和仿型打磨机各2
序号
岗位
人数
说明
7
水冷却
1
8
四向调直
2
9
精磨
2
10
探伤
2
11
长轨吊装及存放
18
32台门吊联动,龙门吊司机1、吊轨16、指挥1
12
输送线监护
4
13
值班电工及机修工
3
14
值班安全员
1
15
值班技术员
1
16
值班队长
1
表6-2长钢轨运输及铺设劳动力组织表
序号
工序及岗位
单班
单班单套人员配置说明
1
基地内装轨
30
群吊司机1、吊轨26(上下)、指挥1、检尺2
2
运输人员
3
调车2、调度1;24小时3班
3
机组人员
3
轨道车2班和DF4机车3班
4
铺轨牵引车
3
2班
5
长轨车上牵引轨
12
2班
6
安装钢轨
75
2班,拆卸及安装扣件、支垫滚筒
7
指挥组
6
2班,含队长1、指挥2、安1、工1、机1
8
值班电工及机修工
3
9
施工防护
2
表6-3移动焊轨机工地焊接长钢轨劳动力组织表
序号
工序及岗位
单班
单班人员配置说明
1
焊轨队长
1
2
轨道车司机
1
轨道车与移动焊轨车联挂
3
焊轨车操作
3
4
除锈、锯轨
2
钢轨除锈
序号
工序及岗位
单班
单班人员配置说明
5
正火
2
6
打磨
2
手砂轮和仿型打磨机各2
7
探伤
2
8
质量检查及喷号
1
9
防护
2
线路两端
10
线路工
2
11
普工
——
拆卸及恢复线路、安拆滚筒、钢轨拉伸、撞轨、位移观测等
12
值班电工及机修工
2
包括锯轨等
表6-4长钢轨锁定2000m单元轨劳动力组织表
序号
工序及岗位
单班
人员配置说明
1
指挥组
3
含队长1、安1、工1
2
线路工
40
含工班长5,配合线路
3
普工
160
4
施工防护
4
7材料与设备
表7-1Gaas80焊轨生产线材料及设备配置
序号
名称
规格
产地
单位
数量
1
闪光对接焊机
Gaas80/580
瑞士
套
1
2
钢轨除锈机
MBS14A
3
四向调直机
SPM4NL
4
钢轨精磨机
MMA-14AL
5
正火机(含风冷)
中频
中国
台
1
6
水冷隧道
中国
台
1
7
超声波探伤仪
中国
台
1
8
钢轨带锯
中国
台
1
9
落锤试验机
中国
台
1
序号
名称
规格
产地
单位
数量
10
输送线
1830m
中国
套
1
11
变压器
S9-630/10
中国
台
1
12
变压器
S9-400/10
中国
台
2
13
发电机组
400KW
中国
台
3
14
龙门吊
MD10t×17m
中国
台
5
15
龙门吊
MD2t×17m
中国
台
64
表7-2长钢轨运输与铺设材料及设备配置
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
无砟轨道铺轨机组
WZ500
套
2
轮胎式铺轨机
台
2
40个路用N17平车
改装
套
2
长轨运输支架
500m
套
2
2
DF4内燃机车
台
3
3
基地群吊
32台联动
套
2
4
内燃轨道车
台
2
5
内燃发电机
50KW
台
2
6
内燃螺栓扳手
台
40
7
滚轮组
个
100
8
锯轨机
台
2
9
轨道检查车
GRP1000
台
2
10
全断面轨道打磨车
租用路局
km
232
11
撞轨器
台
20
12
液压拉伸机
90吨
台
4
表7-3无缝线路长钢轨焊接与锁定材料及设备配置
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
移动焊轨车
K922
台
1
2
轨道车
JY290DT-5
台
1
3
内燃锯轨机
HC355
台
2
4
端面打磨机
台
2
5
仿型打磨机
MR150E
台
2
6
氧炔焰正火设备
套
1
7
发电机
凯马5KW
台
4
8
内燃螺栓扳手
NLB-300
台
30
9
超声波探伤仪
CTS-23plus
台
2
10
粗磨设备
800w
套
2
11
滚轮
个
150
12
钢轨检查尺
1m
套
6
13
起道机
15t
台
8
8质量控制
8.1质量标准
⑴、正线无缝线路最短焊接短轨不小于12m,道岔前或后最短焊接短轨不小于31m或37.5m,钢轨焊接接头须错开刚度变化点5m以上,单元轨接头应置于两承轨台扣件节点中间。
⑵、钢轨焊接接头采用闪光接触焊,钢轨焊接按规定做焊接型式试验和周期检测,并由铁道部科学研究院出具钢轨焊接型式试验报告。
⑶、本线无缝线路锁定轨温23±3℃,相邻单元轨间的锁定轨温之差不大于5℃,同一区间单元轨间的最高与最低锁定轨温之差不大于10℃,左右股钢轨锁定轨温之差不大于3℃。
⑷、焊接接头的表面平直度允许偏差:
轨顶面+0.2、0mm,轨头内侧工作面+0.2、0mm,轨底(焊筋)+0.5、0mm。
⑸、全线钢轨预打磨作业后,钢轨顶面平直度在焊缝及两侧各
1m范围内允许偏差+0.2、0mm。
8.2质量保证措施
⑴、对于钢轨焊接、正火、探伤、装吊、行车、应力放散等作业人员进行技术培训,增强员工的技能和安全意识。
施工前进行详细的技术交底,使所有参战的施工人员熟悉施工工艺和工序。
⑵、钢轨工地接触焊接施工中,经过型式试验确定的焊接参数,不得随意改变,每个焊头由焊机计算机全过程自动监控,识别焊头的合格情况,每个焊头进行正火、探伤和外观检查,并就焊接过程中的每一道工序质量进行自检和互检。
焊接500头按规定进行周期性生产检验。
⑶、在无缝线路应力放散锁定施工过程中,各工序施工人员按照技术交底要求和施工规范、技术标准,严把质量关。
⑷、开展QC活动、技术交流和合理化建议收集活动,积极采纳员工提出的合理化建议,通过不断改进和完善施工工艺和方法以提高施工质量。
9安全措施
⑴、按照“安全第一,预防为主”的方针,建立健全安全管理体系,推行安全生产责任制,加强施工人员安全培训和生产过程的安全监督检查。
⑵、加强行车安全管理,行车中严格控制车速,施工中应在施工前后端个500m距离处设置安全防护。
⑶、焊接施工时,施工人员应避让飞溅的火花;经常检查正火设备氧气乙炔管道的密封性能
⑷、钢轨应力放散锁定施工中,撞轨和取放滚轮时用撬棍抬放钢轨应齐心协力,安装取出滚轮应迅速,以免引发安全事故。
10环保措施
⑴、设立环保机构,切实贯彻环保法规。
严格执行国家及地方政府颁布的有关环境保护、水土保持的法规、方针、政策和法令。
环保工作由专人负责,定期检查。
⑵、及时清理钢轨焊接、打磨过程中产生的灰尘、铁屑和焊瘤以及设备漏油。
11效益分析
11.1社会效益
⑴、京津城际铁路是中国第一条时速350km客运专线,备受国内国际关注,长轨铺设与焊接锁定全部使用本施工技术并取得良好效果,施工管理和施工质量受到主流媒体的广泛关注,社会反映良好。
⑵、本施工技术保证了施工质量和工期,为京津城际的顺利完工提供了技术保障。
11.2经济效益
⑴、本技术运用Gaas80闪光接触焊轨机及配套设备修建500m长轨焊接生产线,解决了既有焊轨生产线不能焊接客运专线100m定尺钢轨成500m长钢轨的技术难题。
⑵、本技术运用K922移动焊机及其保压推瘤功能,实现了工地焊接500m及以上长度的长钢轨。
⑶、本施工技术的使用,提高了施工进度,2个月完成了113km无缝线路施工中的500m钢轨联合接头焊接和跨区间无缝线路的1500m单元轨应力放散锁定施工。
12工程实例
京津城际铁路位于北京至天津之间,全长113.195km,是我国第一条设计时速350km/h的客运专线,既是我国铁路跨越式发展的标志性和
示范性工程,同时也是2008北京奥运会工程。
本工程设计采用500m长钢轨一次性铺设跨区间无缝线路225.8km,2007年12月开工至2008年1月竣工。
建成后的无缝线路轨道质量稳定,平顺度高、外形美观,2008年?
月?
日动车试验创造了?
km/h的国内铁路列车最高列车速度,轨道质量满足350km/h客运专线运营要求。
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