上海地铁1号线北延伸轨道工程现场焊轨基地

方案实施的探索

摘 要：上海地铁1号线北延伸段轨道工程在全国城市轨道交通建设领域内首创在高架桥上设立长轨现场焊接基地的施工工艺，本文通过对该技术方案的阐述，为今后同类工程施工提供借鉴。
前 言
城市轨道交通具有运量大、快速、准时以及节约能源、环保方面的优势，目前国内许多城市为解决日益突出的公共交通问题，正进行多条轨道交通项目的规划和实施。上海作为我国最大的经济中心，城市轨道交通建设亦已进入高速发展阶段，包括目前已建和在建的地铁1号线、2号线、明珠线和莘闵轻轨和1号线北延伸线工程，到2005年底，规划总里程将达500km。
长钢轨焊接作为轨道工程中的一个重要环节，研究如何将其作业方案与具体工程相结合，使之科学、合理、经济、可行，具有重要的意义。
二、现场焊轨基地方案的确定
根据以往施工模式，多采用铁路局专业焊轨工厂焊制长钢轨（固定接触焊），然后通过国铁线路直接运抵钢轨铺设地点焊接成长轨条（移动气压焊）。
上海地铁1号线北延伸轨道工程南接上海站，北至外环线泰和路，全长12.5 km。土建结构自最北端桥梁结构起，由北向南依次交付铺轨，南端双线约4 km隧道结构将于工程最后阶段贯通交付铺轨（见图1：）。
由于地铁1号线运营线路晚间停运时间很短，在确保其线路养护所需用作业时间的前提下，若按照以往施工模式，厂焊长钢轨仍经由1号线运营线路运抵北延伸段，本工程进度安排和1号线运营线路的安全性均无法保证，且本工程其他地段亦无与国铁线路相接点可作为长钢轨运输通道。
针对以上情况，经设计、施工等各方反复研究，本工程决定采用在高架桥适当地段建立现场钢轨焊接基地的方案：在焊轨基地利用K900悬挂式钢轨焊机将从地面吊至高架桥上的PD3无孔轨焊接成设计长度的长钢轨，再用小平板长轨专用列车运到铺设地点用气压焊联焊成长轨条。
三、建立现场焊轨基地的控制要求
1、现场焊轨基地设备的自动化控制程度、流水线滚道的技术标准均不低于工厂固定接触焊的水平，并完全满足铁道部现有规范要求。
2、采用与工厂固定接触焊相类似的基本工艺流程和设备配置。考虑现场实际供电能力，正火热处理采用还原性火焰加热方式。焊后细磨以平磨机取代进口的精磨机床，但焊后处理仍按TB/T 1632-91《钢轨焊接接头技术条件》标准执行。
。 图2 焊接工艺流程
3、接头焊后冷却速度及正火后冷却速率均应控制在2.0℃/s以内。冷却速率必须远离PD3轨出现马氏体的临界冷却速率。
4、在确保质量、保证工期的条件下，减少设备投资。与工厂流水线相比，拟改横向装车为纵向装车，取消横向装车所需的起重设备；焊后直接装车，以小平板长轨专用列车取代成品长轨钢承轨台，缩短流水线长度。
5、现场焊轨基地须严格按TB/T 1632-91《钢轨焊接接头技术条件》进行生产性试验，各项试验参数符合规范要求后，方可正式投产。
6、基地焊机采用K900型悬挂式钢轨焊机，其结构紧凑、功率大，适合于现场作业。采用脉动闪光焊接（属固定接触焊），全过程由计算机控制。专供该焊机的变压器容量必须保证不小于400KVA。
四、现场焊轨基地建设
1、焊轨基地位置选择及基地焊轨长度的确定
根据全线勘察，结合本工程长江路站存车线有效长度及今后长轨列车调车、转线作业要求，确定长轨焊接长度最长为200 m。
焊轨基地地点的选择，应考虑尽量建在平直线地段，并应具备基地所需大批钢轨吊装作业的便利条件。本工程焊轨基地设置在最北端泰和路站高架桥上，整条流水线位于平坡、直线地段。
2、现场焊轨基地的焊接流水线布置及工位设计
⑴ 焊轨基地流水线布置见图3，相关工位设置如下：
配轨工位——配轨、锯切及轨端打磨全并为一个配轨工位，设带式锯床1台，角向磨光机和手提砂轮机各2台；
焊接工位——采用K900悬挂式接触焊机，中心里程SK26+760，离工地400 kVA变压器最近，变压器至焊机间的导线损耗最小，有利于保证焊轨质量；除焊机外，尚有一套附属设备，包括：开关柜、控制柜、液压泵站及油箱、冷却机组，以及自耦变压器、冷水机及循环水箱、封闭的控制室及空调设备；
粗磨工位——设手提砂轮机及轴流风机各2台；
正火工位——设火焰正火装置1套，包括：加热器及支架、水冷却装置、流量控制台、测温计及氧（乙炔）气瓶等； 调直工位——配有250t移动式钢轨调直机1台，该调直机经改造后直接置于线路钢轨上，可在线路上前后移动。除调直机外，配2台轴流风机；
焊后细磨及探伤工位——平磨机1台、手提砂轮机2台、轴流风机2台、冷却水箱1套、超声波探伤仪1台。
⑵ 焊接主机至流水线未端（即长轨平车组前）的长度为200 m，以保证长钢轨装车时，长钢轨已脱离焊机。
⑶ 短轨存放台跨左、右线两股道设置，除配轨工位右侧存放少量短轨外，其它存放台每个货位存放钢轨2层，每层30根，共60根。存放台钢轨用2台1.5t简易门吊，将钢轨吊运至配轨工位的流水线上。
⑷ 流水线滚道由120个辊筒墩台组成，其中主动辊20个，从动滚100个，滚筒间距为2.5m，滚筒面高度与钢轨调直机工作面取平。
⑸ 为保证焊轨质量的稳定，各工位应建立防护棚，防止雨水影响，特别是计算机控制机房，须保持恒温和相对独立，以保证焊接参数控制的精确性。
⑹ 流水线在作业过程中，对桥面产生的最大载荷在设计许可范围之内。
五、结语
1、本工程生产性试验和正式焊轨过程中周期性试验证明：采用现场焊轨基地方案，针对现场气候、环境等易对焊轨质量产生干扰的因素，对主要工位（如焊机、机房、正火等）采取适当的防护设施后，焊制的长轨钢接头质量完全能满足规范质量要求。
2、结合工程具体现场条件，在电源、地形等条件满足要求的前提下，建立焊轨基地方案是经济、可行的。
【参考文献】：
1 管天保.上海市轨道交通规划研究.上海市土木工程学会铁道专业委员会2001年学术年会论文集，2001 2 苏许斌等.上海市地铁2号线长轨焊接施工管理工作浅谈.上海市土木工程学会铁道专业委员会2001年学术年会论文集，2001
3上海铁路轨道交通开发有限公司共和新路轨道工程项目部.上海市共和新路高架轨道工程无缝线路施工组织