上海地鐵1號(hào)線(xiàn)北延伸軌道工程現(xiàn)場(chǎng)焊軌基地

方案實(shí)施的探索

摘 要：上海地鐵1號(hào)線(xiàn)北延伸段軌道工程在全國(guó)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(zhǎng)軌現(xiàn)場(chǎng)焊接基地的施工工藝，本文通過(guò)對(duì)該技術(shù)方案的闡述，為今后同類(lèi)工程施工提供借鑒。
前 言
城市軌道交通具有運(yùn)量大、快速、準(zhǔn)時(shí)以及節(jié)約能源、環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)許多城市為解決日益突出的公共交通問(wèn)題，正進(jìn)行多條軌道交通項(xiàng)目的規(guī)劃和實(shí)施。上海作為我國(guó)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(hào)線(xiàn)、2號(hào)線(xiàn)、明珠線(xiàn)和莘閔輕軌和1號(hào)線(xiàn)北延伸線(xiàn)工程，到2005年底，規(guī)劃總里程將達(dá)500km。
長(zhǎng)鋼軌焊接作為軌道工程中的一個(gè)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(chǎng)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(zhuān)業(yè)焊軌工廠焊制長(zhǎng)鋼軌（固定接觸焊），然后通過(guò)國(guó)鐵線(xiàn)路直接運(yùn)抵鋼軌鋪設(shè)地點(diǎn)焊接成長(zhǎng)軌條（移動(dòng)氣壓焊）。
上海地鐵1號(hào)線(xiàn)北延伸軌道工程南接上海站，北至外環(huán)線(xiàn)泰和路，全長(zhǎng)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(xiàn)約4 km隧道結(jié)構(gòu)將于工程最后階段貫通交付鋪軌（見(jiàn)圖1：）。
由于地鐵1號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路晚間停運(yùn)時(shí)間很短，在確保其線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)所需用作業(yè)時(shí)間的前提下，若按照以往施工模式，廠焊長(zhǎng)鋼軌仍經(jīng)由1號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路運(yùn)抵北延伸段，本工程進(jìn)度安排和1號(hào)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路的安全性均無(wú)法保證，且本工程其他地段亦無(wú)與國(guó)鐵線(xiàn)路相接點(diǎn)可作為長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸通道。
針對(duì)以上情況，經(jīng)設(shè)計(jì)、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(chǎng)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(wú)孔軌焊接成設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的長(zhǎng)鋼軌，再用小平板長(zhǎng)軌專(zhuān)用列車(chē)運(yùn)到鋪設(shè)地點(diǎn)用氣壓焊聯(lián)焊成長(zhǎng)軌條。
三、建立現(xiàn)場(chǎng)焊軌基地的控制要求
1、現(xiàn)場(chǎng)焊軌基地設(shè)備的自動(dòng)化控制程度、流水線(xiàn)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(mǎn)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(lèi)似的基本工藝流程和設(shè)備配置。考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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?xún)?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(xiàn)相比，擬改橫向裝車(chē)為縱向裝車(chē)，取消橫向裝車(chē)所需的起重設(shè)備；焊后直接裝車(chē)，以小平板長(zhǎng)軌專(zhuān)用列車(chē)取代成品長(zhǎng)軌鋼承軌臺(tái)，縮短流水線(xiàn)長(zhǎng)度。
5、現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)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(chǎng)作業(yè)。采用脈動(dòng)閃光焊接（屬固定接觸焊），全過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制。專(zhuān)供該焊機(jī)的變壓器容量必須保證不小于400KVA。
四、現(xiàn)場(chǎng)焊軌基地建設(shè)
1、焊軌基地位置選擇及基地焊軌長(zhǎng)度的確定
根據(jù)全線(xiàn)勘察，結(jié)合本工程長(zhǎng)江路站存車(chē)線(xiàn)有效長(zhǎng)度及今后長(zhǎng)軌列車(chē)調(diào)車(chē)、轉(zhuǎn)線(xiàn)作業(yè)要求，確定長(zhǎng)軌焊接長(zhǎng)度最長(zhǎng)為200 m。
焊軌基地地點(diǎn)的選擇，應(yīng)考慮盡量建在平直線(xiàn)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(xiàn)位于平坡、直線(xiàn)地段。
2、現(xiàn)場(chǎng)焊軌基地的焊接流水線(xiàn)布置及工位設(shè)計(jì)
⑴ 焊軌基地流水線(xiàn)布置見(jiàn)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(gè)配軌工位，設(shè)帶式鋸床1臺(tái)，角向磨光機(jī)和手提砂輪機(jī)各2臺(tái)；
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(xiàn)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(kāi)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(tái)；
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(tái)、測(cè)溫計(jì)及氧（乙炔）氣瓶等； 調(diào)直工位——配有250t移動(dòng)式鋼軌調(diào)直機(jī)1臺(tái)，該調(diào)直機(jī)經(jīng)改造后直接置于線(xiàn)路鋼軌上，可在線(xiàn)路上前后移動(dòng)。除調(diào)直機(jī)外，配2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)；
焊后細(xì)磨及探傷工位——平磨機(jī)1臺(tái)、手提砂輪機(jī)2臺(tái)、軸流風(fēng)機(jī)2臺(tái)、冷卻水箱1套、超聲波探傷儀1臺(tái)。
⑵ 焊接主機(jī)至流水線(xiàn)未端（即長(zhǎng)軌平車(chē)組前）的長(zhǎng)度為200 m，以保證長(zhǎng)鋼軌裝車(chē)時(shí)，長(zhǎng)鋼軌已脫離焊機(jī)。
⑶ 短軌存放臺(tái)跨左、右線(xiàn)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(tái)每個(gè)貨位存放鋼軌2層，每層30根，共60根。存放臺(tái)鋼軌用2臺(tái)1.5t簡(jiǎn)易門(mén)吊，將鋼軌吊運(yùn)至配軌工位的流水線(xiàn)上。
⑷ 流水線(xiàn)滾道由120個(gè)輥筒墩臺(tái)組成，其中主動(dòng)輥20個(gè)，從動(dòng)滾100個(gè)，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(jì)算機(jī)控制機(jī)房，須保持恒溫和相對(duì)獨(dú)立，以保證焊接參數(shù)控制的精確性。
⑹ 流水線(xiàn)在作業(yè)過(guò)程中，對(duì)橋面產(chǎn)生的最大載荷在設(shè)計(jì)許可范圍之內(nèi)。
五、結(jié)語(yǔ)
1、本工程生產(chǎn)性試驗(yàn)和正式焊軌過(guò)程中周期性試驗(yàn)證明：采用現(xiàn)場(chǎng)焊軌基地方案，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣候、環(huán)境等易對(duì)焊軌質(zhì)量產(chǎn)生干擾的因素，對(duì)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(zhǎng)軌鋼接頭質(zhì)量完全能滿(mǎn)足規(guī)范質(zhì)量要求。
2、結(jié)合工程具體現(xiàn)場(chǎng)條件，在電源、地形等條件滿(mǎn)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)】：
1 管天保.上海市軌道交通規(guī)劃研究.上海市土木工程學(xué)會(huì)鐵道專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2001年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2001 2 蘇許斌等.上海市地鐵2號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)軌焊接施工管理工作淺談.上海市土木工程學(xué)會(huì)鐵道專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2001年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2001
3上海鐵路軌道交通開(kāi)發(fā)有限公司共和新路軌道工程項(xiàng)目部.上海市共和新路高架軌道工程無(wú)縫線(xiàn)路施工組織