人工鋪短軌現(xiàn)場焊接長軌無縫線路施工技術(shù)

中鐵二十局集團有限公司 陜西 西安 710016

1 前言

納卡拉走廊鐵路起點位于莫桑比克內(nèi)陸城市Moatize的巴西淡水河谷(VALE)公司莫阿提澤煤礦樞紐站,終點在莫桑比克東部港口城市納卡拉港口,是淡水河谷公司莫阿提澤煤礦重要的煤礦運輸鐵路,線路全長914km,采用有砟無縫線路,設計時速80km/h,鋼軌為18m和12m長的UIC60kg/m鋼軌,軌枕類型為P2混凝土枕,緊固件為e型彈條,軌距1067mm。

中鐵二十局主要施工內(nèi)容為第1、第6-7、第8-9合同段軌道工程,其中第1標段鋪軌采用人工鋪短軌,軌道式移動閃光焊;第6-7標段、第8-9標段采用現(xiàn)場固定焊,利用裝載機拖放240m長軌后直鋪長軌方案。2標段由南非AVENG公司施工,采用車載移動閃光焊短軌,直鋪長軌方案。各標段鋪軌方式的不同主要在于短軌焊接方式、軌排鋪設方式、道砟鋪設順序,而后期的大機整形、放散鎖定、線路精調(diào)等工序大同小異。

本方案對車載移動閃光焊短軌鋪設無縫線路技術(shù)的探討,相比軌道移動閃光焊,車載移動閃光焊短軌鋪設無縫線路,有以下優(yōu)點:

(1)在平坦的路基上采用車載焊軌機進行短軌焊接,能減少焊軌高低頭質(zhì)量通病。

(2)車載焊軌機可直接在路基上行駛,機動靈活,不占用軌道施工,可以多點作業(yè),極大的提高了焊軌效率。

(3)焊軌在路基完成后開展,工作前置,避免與軌排運輸、上砟整道等作業(yè)的交叉干擾,提高鋪軌效率,縮短鋪軌工期。

(4)無需長軌運輸和鋪設設備,無需投入焊軌場地,施工機械投入少,施工成本優(yōu)勢明顯。

本施工方法相比機械鋪軌的缺點是:

(1)采用人工鋪軌,人工使用量大,對于人工費高的國家地區(qū),無成本優(yōu)勢。

(2)露天作業(yè),易受天氣影響。

2 施工工藝流程

本方案需要根據(jù)路基設計分兩種情況:一種為單面坡路床設計,另一種為人字坡面路床設計。

2.1 單面坡路床 當路床設計為單面坡時,無縫線路鋪軌工藝流程圖如圖1所示。

圖1 單面坡路床設計的無縫線路施工流程圖

2.2 人字坡路床 當路床設計為雙面坡時,無縫線路鋪軌流程圖如圖2:

圖2 雙面坡路床設計的無縫線路施工流程圖

3 施工工藝

3.1 鋪軌前的施工準備:

3.1.1 場地準備 在路基施工完成移交后,修建施工便道及通向路基上的施工馬道。確保短軌、道砟和軌枕運輸車輛能到達路基上。

3.1.2 物資準備 在已移交的路基上備料。短軌和軌枕用汽車平板車運輸至路基上,用白灰標出每車的卸車位置。鋼軌采用16t吊車配置鋼軌吊裝工裝卸車并堆碼在路床一側(cè),短鋼軌堆碼高度不宜超過四層;軌枕采用滑叉裝載機卸車在路床一側(cè),使用方木條墊于軌枕下,若軌枕為非P2型混凝土枕,例如中國XII型混凝土軌枕,則需要出廠前錨固好,再堆碼運輸至現(xiàn)場。

3.1.3 設備準備 根據(jù)施工進度計劃,計算運輸軌枕、鋼軌和道砟的汽車平板車和自卸車數(shù)量,每個裝卸車工作面準備滑叉裝載機、吊車,裝載機等,并根據(jù)鋼軌和軌枕規(guī)格,加工吊裝工裝,向焊軌機廠家提供鋼軌圖紙,以便設計焊機夾具和推凸刀具等。

3.1.4 人員準備 人員準備包括材料裝車、運輸、卸車人員,物資采購人員,施工技術(shù)人員,工序作業(yè)人員,設備維修人員和安全質(zhì)量管理人員。

3.1.5 技術(shù)準備 編制鋪軌施工方案,細化物資設備供應計劃,勞動力需求計劃。完成工序作業(yè)指導書和技術(shù)交底。

3.2 單面坡鋪軌工藝 本方案在單面坡路床上實施更為合適,先鋪軌后鋪設道砟,鋪軌工作效率高,但后期通過軌道設備補砟工作量大。

3.2.1 分散短軌 人工拆除鋼軌緊固裝置,使用2m長的鐵鏈連接鋼軌與裝載機。裝載機與鐵鏈采用U型環(huán)連接,鋼軌與鐵鏈采用卡軌器連接。裝載機每次拖拉兩根短軌,到達指定位置后人工配合0.3方小挖機配置夾軌鉗將鋼軌分布至路床兩側(cè)。

3.2.2 移動閃光焊短軌焊接 當短軌分布就位后,即可開展焊軌工作。焊軌設備采用車載式移動閃光焊機,焊軌前,人工抬起短軌,在鋼軌下部每隔3m放置一個滾筒,使得鋼軌懸空并保持平順。使用棒砂輪機對鋼軌兩端的軌腰,端面進行除銹打磨,除銹長度應符合焊機和規(guī)范要求。焊機移動就位后,加持鋼軌調(diào)整好軌頭平整度,啟動焊軌程序,完成焊接推瘤,焊機移至另一側(cè)焊點。

目測焊口情況并使用1m鋼直尺測量平直度。待軌溫降低后使用仿形打磨機對焊縫進行初打磨,再此測量平直度,當焊縫溫度降至400℃以下后,對焊縫進行正火處理[1]。最后通過鋼軌超聲探傷儀檢測焊縫。焊縫通過檢測后,在距焊縫2～3m處標記臨時焊碼[2],若無法通過,鋸掉重新焊接。18m定尺短鋼軌宜焊接成486m的長軌,然后使用小挖機將長軌條移至路床邊上,便于軌枕卸車。鋼軌焊接施工工藝流程圖3所示。

圖3 鋼軌焊接工藝流程圖

3.2.3 分散軌枕 先用白灰將軌枕邊線位置標示在路基上,使用挖機裝配散枕架將邊坡上堆碼好的軌枕按照設計軌枕間距初步放好,然后人工使用撬棍將軌枕位置進行精調(diào)整,在承軌槽內(nèi)放置好軌底膠墊。

3.2.4 鋼軌落槽緊固 考慮到路基邊坡寬度,使用40馬力的小型挖機配置鋼軌夾具,將長鋼軌由已完成鋼軌鋪設的一端吊起,人工配合緩慢落入軌枕承軌槽,從一端向另一端順過去。若遇到鋼軌過長彎曲堆積,則使用裝載機稍作牽引。兩根長鋼軌均完全落槽后,從已完成鋪設端按照軌枕間距,在一側(cè)軌面上用石筆標識出軌枕位置,用方尺測量,標出另一根鋼軌上軌枕位置。

人工使用撬棍將軌枕調(diào)整至準確位置。已完成軌枕精調(diào)后,人工將緊固彈跳或螺栓及配件安裝上固定好長軌。

3.2.5 鋪設道砟 使用重型軌道車牽引風動卸渣車進行補砟,重軌車可選用450馬力的,一次可牽引4輛K13型風動卸砟車[3],具體數(shù)量需根據(jù)現(xiàn)場坡度確定。利用現(xiàn)場條件,多設存砟場和上砟臺,以減少補砟運輸距離。

起撥道、后期單元焊及應力放散等工序與其他鋪軌方案無異,不在詳述。

3.3 雙面坡路床鋪軌工藝 雙面坡路床因軌枕鋪設位置位于雙面坡變坡點,若先鋪枕,則會造成軌枕位置難以調(diào)整、長軌難度入槽等問題,因此與單面坡在短軌焊接完成后的施工順序上有所不同。

在短軌焊接完成后,采用自卸汽車將道砟根據(jù)計算距離卸車在路床上,使用平地機攤平,并使用壓路機壓實,然后進行分布軌枕、安裝長軌等作業(yè),后續(xù)工序與單面坡施工順序相同,不再贅述。

4 結(jié)語

本鋪軌技術(shù)是結(jié)合海外項目實踐經(jīng)驗而總結(jié)的直鋪短軌的無縫線路施工方法,拋開國內(nèi)常用的采用大型軌道設備鋪軌的思路,采用車載式移動閃光焊接在路基上完成短軌焊接,相比機械鋪軌,設備投入少,成本優(yōu)勢明顯。想要在競爭白熱化的非洲鐵路市場拿下項目,不但需要在投標前了解市場,準確測算成本,更需要不斷探索實用適用的鋪軌技術(shù)。