上海地鐵一號(hào)線北廷伸無(wú)縫線路施工難點(diǎn)的攻關(guān)摘要:上海市軌道一號(hào)線北延伸是我國(guó)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(chǎng)焊接長(zhǎng)鋼軌,我國(guó)尚屬首次。本文針對(duì)高架橋的施工條件,介紹了上海軌道一號(hào)線北延伸高架橋焊接長(zhǎng)鋼軌、軌條運(yùn)輸?shù)氖┕し桨福约靶“霃健⒋笃碌赖囟伍L(zhǎng)軌車的運(yùn)行安全措施。關(guān)鍵詞:焊軌基地 無(wú)縫線路 安全措施1 工程概況 一號(hào)線北延伸自地鐵一號(hào)線“上海火車站站”北端折返線至寶山“泰和路站”北端約400m處,全長(zhǎng)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(kāi)段組成,共長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)占線路總長(zhǎng)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(dá)31.17‰,全線各地段設(shè)計(jì)坡度差較大,最大處達(dá)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(yíng)運(yùn)線小0.3m。 按設(shè)計(jì),本工程全線鋪設(shè)60kg/m軌無(wú)縫線路,其焊接長(zhǎng)度上下行共計(jì)24.76km、現(xiàn)場(chǎng)焊接聯(lián)合接頭約280個(gè)。2施工難點(diǎn)及解決方案2.1關(guān)于“焊接基地”問(wèn)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(wèn)題。 此前,我們?cè)?jīng)承接了上海地鐵一、二、三、五號(hào)線既有無(wú)縫線路的鋪設(shè)任務(wù)。一、三、五號(hào)線的長(zhǎng)軌焊接都是在鐵路專門的焊接車間焊軌流水線上進(jìn)行的、實(shí)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(yàn),均嚴(yán)格執(zhí)行鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),焊后的成品長(zhǎng)軌,由專用的長(zhǎng)軌列車通過(guò)鐵路轉(zhuǎn)運(yùn)至地鐵現(xiàn)場(chǎng)換裝站,再換裝到由軌道平車改造的運(yùn)軌車組,運(yùn)送至工地。二號(hào)線我們僅承擔(dān)鋪設(shè)任務(wù),長(zhǎng)軌焊接由工程局自行組織。由于二號(hào)線無(wú)法與鐵路連接,所以,他們?cè)诙纯?地面)設(shè)置了簡(jiǎn)易焊軌場(chǎng)地,但其焊接工藝、作業(yè)程序控制均達(dá)不到“標(biāo)準(zhǔn)”要求。 本工程是為一號(hào)線延伸段,但由于一號(hào)線已投人正常營(yíng)運(yùn),在工程施工期間,不可能與運(yùn)營(yíng)線連接,因此也不可能利用一號(hào)線轉(zhuǎn)運(yùn)長(zhǎng)軌,且本工程均處在地下和高架上,與地面無(wú)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(wèn)題進(jìn)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(yàn)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(dòng)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(chǎng)實(shí)際供電能力及場(chǎng)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(jī)取代進(jìn)口的精磨機(jī)床。也限于場(chǎng)地條件,縮短流水線長(zhǎng)度,以運(yùn)軌車組取代成品軌承軌臺(tái),焊后長(zhǎng)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(tái)的運(yùn)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(jī)較近,能保證焊接時(shí)電源參數(shù)的穩(wěn)定。 (3)基本上可以由北向南單向運(yùn)卸長(zhǎng)軌,只有一次性設(shè)置基地,無(wú)須進(jìn)行流水線焊方向的調(diào)整。 (4)流水線焊接短軌存軌臺(tái)工位所處高架橋下兩側(cè)有道路和場(chǎng)地,可供短軌供應(yīng)進(jìn)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(zhǎng)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(gè)工位;焊后細(xì)磨和探傷檢查合并為一個(gè)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(gè)鋼架輥筒墩臺(tái)組成,每個(gè)墩臺(tái)用螺栓固定在線路鋼軌上。墩臺(tái)間距2.5m,輥筒面高度與鋼軌調(diào)直機(jī)工作臺(tái)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(dòng)輥和從動(dòng)輥兩種,其墩臺(tái)支架結(jié)構(gòu)也不相同,每隔4-5個(gè)從動(dòng)輥設(shè)置一個(gè)主動(dòng)輥,以保證長(zhǎng)軌均勻受力。 (2)焊接 采用K-900懸掛式接觸焊機(jī),在焊接工位處搭建焊機(jī)懸掛支架,并在其側(cè)位搭建安裝焊機(jī)控制設(shè)備的工棚。 (3)鋼軌調(diào)直機(jī) 設(shè)計(jì)一臺(tái)直接置于線路鋼軌上,并能前后移動(dòng)的250t移動(dòng)式鋼軌調(diào)直機(jī),其工作平臺(tái)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(shí)段內(nèi),切斷其它分路連接,實(shí)行對(duì)焊機(jī)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(dòng)式發(fā)電站專供。 (5)運(yùn)軌車組 由若干24t軌道車平板車組成。其數(shù)量取決于長(zhǎng)軌的焊接長(zhǎng)度,而焊接長(zhǎng)度又取決于線路平、縱斷面條件及牽引動(dòng)力。
運(yùn)軌車組作為運(yùn)、卸作業(yè)使用時(shí),要達(dá)到如下要求: ①相同的制動(dòng)時(shí)間、緩解時(shí)間,相同的制動(dòng)壓力,管路無(wú)泄漏。由于多輛(當(dāng)焊接長(zhǎng)度為250m時(shí),需20輛車)連接,軌道車制動(dòng)用量嚴(yán)重不足,故在車組的端部另設(shè)0.9m3/min變壓機(jī)和相應(yīng)的儲(chǔ)風(fēng)缸,連接軌道車風(fēng)管,納人到制動(dòng)系統(tǒng)中。
②在車組的中部,設(shè)置長(zhǎng)軌鎖定裝置,固定每根長(zhǎng)軌,使在運(yùn)行中,長(zhǎng)軌不橫移,不串動(dòng)。 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(zhǎng)度的1/2,即輥筒安裝在平車長(zhǎng)的1/4和3/4處。 運(yùn)行車組作為承軌臺(tái)使用時(shí),還要達(dá)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(guò)渡車或設(shè)若干過(guò)渡輥道支架,以保證長(zhǎng)軌裝車過(guò)程中高度與方向上的過(guò)渡。 ②長(zhǎng)軌在流水線上移動(dòng)是由主動(dòng)輥驅(qū)動(dòng),而平車組上的輥道無(wú)主動(dòng)輥,當(dāng)長(zhǎng)軌大部分進(jìn)入平車組上后,流水線上的主動(dòng)輥驅(qū)動(dòng)已不足以使長(zhǎng)軌繼續(xù)向前移動(dòng),為此在平車組的端部需裝一部1.0t的卷?yè)P(yáng)機(jī),其鋼繩容量為100m,這樣,即使焊接長(zhǎng)度為250m時(shí),也可使長(zhǎng)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?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則》。 對(duì)長(zhǎng)軌焊接生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)施質(zhì)量管理、控制、考核、處理。現(xiàn)場(chǎng)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(bǔ)充規(guī)定了幾點(diǎn)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(guò)嚴(yán)格測(cè)量,保證是同一條直線和同一個(gè)水平面。焊接基地在選址時(shí),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(shí),要求嚴(yán)格做到等高;支架安裝前,須對(duì)線路進(jìn)行整理,方向取直,高低取平;支架安裝時(shí),應(yīng)取一股鋼軌為基準(zhǔn)安裝、固定。 對(duì)焊接頭外觀質(zhì)量影響最大的是在焊接工位,因此,焊接時(shí),整條長(zhǎng)軌應(yīng)處在平直線上,流水線改變高度和方向的過(guò)度段,應(yīng)設(shè)在“焊接長(zhǎng)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(qiáng)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(shí),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(shí)對(duì)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(shí)的起始溫度不高于400℃,終了溫度為850-900℃。 ②鋼軌調(diào)查時(shí)的焊頭溫度不低于500℃。 ③焊頭溫度在200℃及以上時(shí),不得淋水、強(qiáng)制冷卻。 (4)為達(dá)到控制冷卻速率和各工位對(duì)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(chǎng)鋪設(shè)施工 長(zhǎng)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(hào)線施工時(shí)創(chuàng)造,在二、三、五號(hào)線施工中完善,并在鐵路滬寧線超長(zhǎng)無(wú)縫線路施工中推廣應(yīng)用。 根據(jù)本工程特點(diǎn),確定上述施工方法的作業(yè)流程如圖2。 2.2.1長(zhǎng)軌條的運(yùn)、卸前已述及,長(zhǎng)軌條的運(yùn)、卸,采用軌道車平車組,該車組同時(shí)也作為焊軌流水線的“承軌臺(tái)”使用。 根據(jù)本工程的線路條件,確定焊接長(zhǎng)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(jī)及儲(chǔ)風(fēng)缸、10.1t卷?yè)P(yáng)機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)組。 根據(jù)線路條件和上述車輛編組,通過(guò)牽引計(jì)算及制動(dòng)安全計(jì)算,確定: 長(zhǎng)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(tái),雙機(jī)牽引。2.2.2焊接和鋪設(shè) 現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合接頭焊接采用移動(dòng)式氣壓焊,分線下和線上連焊兩種。基本上以1000m作為單元長(zhǎng)度,線下焊接5根4頭。 鋪設(shè)以換軌小車機(jī)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(diǎn) (1)進(jìn)度計(jì)劃銜接 焊接進(jìn)度:設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力4-5接頭/小時(shí),日作業(yè)時(shí)間9小時(shí),設(shè)計(jì)日產(chǎn)長(zhǎng)軌3對(duì)6根; 裝車進(jìn)度:一車/日,3對(duì)6根/車; 卸車進(jìn)度:一次舊,3對(duì)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(diǎn) 本工程泰和路站以南全線。僅漢水路站和長(zhǎng)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(zhǎng)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(yùn)軌車組重車“推進(jìn)運(yùn)行”。其它區(qū)段均可“牽引運(yùn)行”。但空車返回,全線均須“推進(jìn)運(yùn)行”。 本工程在長(zhǎng)江路站北端的上行線設(shè)有一股存車線,本作為地鐵運(yùn)行車輛存放之用,原有效長(zhǎng)僅為227.9m。現(xiàn)按3.4m線間距計(jì)算,設(shè)置臨時(shí)警沖標(biāo),使有效長(zhǎng)擴(kuò)大為238.7m,以作為長(zhǎng)軌車組臨時(shí)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(wú)論是重車或空車的“推進(jìn)運(yùn)行”,均需在列車運(yùn)行方向端部(即運(yùn)軌車組尾部)設(shè)專人“引導(dǎo)運(yùn)行”,為確保行車安全,在車組尾部設(shè)置“列車簡(jiǎn)易制動(dòng)閥”,由引導(dǎo)人員控制。 (2)制定每日的運(yùn)行計(jì)劃,定時(shí)、定時(shí)段、定運(yùn)行方向,將計(jì)劃提報(bào)業(yè)主單位,并請(qǐng)協(xié)商其它各施工單位按時(shí)清理線路上的障礙物和人員。 (3)列車運(yùn)行前,專派單機(jī)在預(yù)定行車線路上預(yù)運(yùn)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(huì)同司機(jī).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(diǎn)和速度、長(zhǎng)大坡度闖坡的加速地點(diǎn)、下坡的制動(dòng)方案、高坡卸軌的零速度起動(dòng)方案等。2.3.2.2卸軌作業(yè)安全 (1)列車在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),車上的軌條必須全部鎖定。卸軌作業(yè)開(kāi)始前,才允許醉鎖。 (2)高坡地段,向上坡方向動(dòng)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(gè)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(jī)不得熄火,對(duì)位時(shí),主機(jī)不得使用大閘,必要時(shí),可適當(dāng)控制車組低速“抱閘溜車”,避免因主機(jī)制動(dòng)引起長(zhǎng)軌串溜。3結(jié)束語(yǔ) 2003年1月27日,上海地鐵一號(hào)線北延伸無(wú)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(jìn)行的,所有的施工設(shè)備以及軌料均需由公路運(yùn)輸并吊裝到高架橋上。我們首次在這樣的條件下進(jìn)行施工,使我們獲得了新的施工經(jīng)驗(yàn)。 我們建立了一套新的無(wú)縫線路施工方案。這套方案既達(dá)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(lái)難點(diǎn)。安全、優(yōu)質(zhì)的結(jié)果說(shuō)明這套技術(shù)方案行之有效。事實(shí)上,這套方案已經(jīng)在鐵路鷹廈線、外福線無(wú)縫線路施工中推廣使用。 這次施工,鍛煉了我們施工隊(duì)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(qiáng)施工隊(duì)伍的業(yè)務(wù)素質(zhì)。


