上海地鐵1號線北延伸軌道工程現場焊軌基地

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領域內首創在高架橋上設立長軌現場焊接基地的施工工藝，本文通過對該技術方案的闡述，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、準時以及節約能源、環保方面的優勢，目前國內許多城市為解決日益突出的公共交通問題，正進行多條軌道交通項目的規劃和實施。上海作為我國最大的經濟中心，城市軌道交通建設亦已進入高速發展階段，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，規劃總里程將達500km。
長鋼軌焊接作為軌道工程中的一個重要環節，研究如何將其作業方案與具體工程相結合，使之科學、合理、經濟、可行，具有重要的意義。
二、現場焊軌基地方案的確定
根據以往施工模式，多采用鐵路局專業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，北至外環線泰和路，全長12.5 km。土建結構自最北端橋梁結構起，由北向南依次交付鋪軌，南端雙線約4 km隧道結構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，在確保其線路養護所需用作業時間的前提下，若按照以往施工模式，廠焊長鋼軌仍經由1號線運營線路運抵北延伸段，本工程進度安排和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，經設計、施工等各方反復研究，本工程決定采用在高架橋適當地段建立現場鋼軌焊接基地的方案：在焊軌基地利用K900懸掛式鋼軌焊機將從地面吊至高架橋上的PD3無孔軌焊接成設計長度的長鋼軌，再用小平板長軌專用列車運到鋪設地點用氣壓焊聯焊成長軌條。
三、建立現場焊軌基地的控制要求
1、現場焊軌基地設備的自動化控制程度、流水線滾道的技術標準均不低于工廠固定接觸焊的水平，并完全滿足鐵道部現有規范要求。
2、采用與工廠固定接觸焊相類似的基本工藝流程和設備配置。考慮現場實際供電能力，正火熱處理采用還原性火焰加熱方式。焊后細磨以平磨機取代進口的精磨機床，但焊后處理仍按TB/T 1632-91《鋼軌焊接接頭技術條件》標準執行。
。 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控制在2.0℃/s以內。冷卻速率必須遠離PD3軌出現馬氏體的臨界冷卻速率。
4、在確保質量、保證工期的條件下，減少設備投資。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、現場焊軌基地須嚴格按TB/T 1632-91《鋼軌焊接接頭技術條件》進行生產性試驗，各項試驗參數符合規范要求后，方可正式投產。
6、基地焊機采用K900型懸掛式鋼軌焊機，其結構緊湊、功率大，適合于現場作業。采用脈動閃光焊接（屬固定接觸焊），全過程由計算機控制。專供該焊機的變壓器容量必須保證不小于400KVA。
四、現場焊軌基地建設
1、焊軌基地位置選擇及基地焊軌長度的確定
根據全線勘察，結合本工程長江路站存車線有效長度及今后長軌列車調車、轉線作業要求，確定長軌焊接長度最長為200 m。
焊軌基地地點的選擇，應考慮盡量建在平直線地段，并應具備基地所需大批鋼軌吊裝作業的便利條件。本工程焊軌基地設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、現場焊軌基地的焊接流水線布置及工位設計
⑴ 焊軌基地流水線布置見圖3，相關工位設置如下：
配軌工位——配軌、鋸切及軌端打磨全并為一個配軌工位，設帶式鋸床1臺，角向磨光機和手提砂輪機各2臺；
焊接工位——采用K900懸掛式接觸焊機，中心里程SK26+760，離工地400 kVA變壓器最近，變壓器至焊機間的導線損耗最小，有利于保證焊軌質量；除焊機外，尚有一套附屬設備，包括：開關柜、控制柜、液壓泵站及油箱、冷卻機組，以及自耦變壓器、冷水機及循環水箱、封閉的控制室及空調設備；
粗磨工位——設手提砂輪機及軸流風機各2臺；
正火工位——設火焰正火裝置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； 調直工位——配有250t移動式鋼軌調直機1臺，該調直機經改造后直接置于線路鋼軌上，可在線路上前后移動。除調直機外，配2臺軸流風機；
焊后細磨及探傷工位——平磨機1臺、手提砂輪機2臺、軸流風機2臺、冷卻水箱1套、超聲波探傷儀1臺。
⑵ 焊接主機至流水線未端（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。
⑶ 短軌存放臺跨左、右線兩股道設置，除配軌工位右側存放少量短軌外，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直機工作面取平。
⑸ 為保證焊軌質量的穩定，各工位應建立防護棚，防止雨水影響，特別是計算機控制機房，須保持恒溫和相對獨立，以保證焊接參數控制的精確性。
⑹ 流水線在作業過程中，對橋面產生的最大載荷在設計許可范圍之內。
五、結語
1、本工程生產性試驗和正式焊軌過程中周期性試驗證明：采用現場焊軌基地方案，針對現場氣候、環境等易對焊軌質量產生干擾的因素，對主要工位（如焊機、機房、正火等）采取適當的防護設施后，焊制的長軌鋼接頭質量完全能滿足規范質量要求。
2、結合工程具體現場條件，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濟、可行的。
【參考文獻】：
1 管天保.上海市軌道交通規劃研究.上海市土木工程學會鐵道專業委員會2001年學術年會論文集，2001 2 蘇許斌等.上海市地鐵2號線長軌焊接施工管理工作淺談.上海市土木工程學會鐵道專業委員會2001年學術年會論文集，2001
3上海鐵路軌道交通開發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