高速鐵路無縫線路的鋪設

1、鐵路軌道實訓論文無縫線路的鋪設1、無縫線路的概念將每根 12.5m 或 25m 長的鋼軌聯(lián)結成軌道,很顯然每隔 12.5m 或 25m 就會有一個接頭。 接頭之間還有一道軌縫,大約為 6mm 。留軌縫的道理很簡單,是為了防止鋼軌在熱脹冷縮時 產生的溫度力。不要小看這個溫度力,但鋼軌溫度每改變 1,每根鋼軌就會承受 1.645噸 的壓力或拉力。軌溫變化幅度為 50時,一根鋼軌則要承受高達 82.25噸的壓力或拉力。 如此巨大的力足以將鋼軌頂得歪七八扭,造成軌道不平順,影響列車快速安全運行。所謂“無縫線路”,就是把不鉆孔、不淬火的 25m 長的鋼軌,在基地工廠用氣壓焊或接 觸焊的辦法, 焊成 20

2、0m 到 500m 的長軌, 然后運到鋪軌地點, 再焊接成 1000m 到 2000m 的長 度,鋪到線路上就成為一段無縫線路。如果沒有加工、運輸、施工上的困難,從理論上講, “無縫線路”可以無限長。這種徹底消滅軌縫的辦法,我國鐵路正在一些主要干道上采用。由于無縫線路中鋼軌所承受的溫度力的大小和軌溫的變化有直接關系, 所以我們鎖定鋼 軌時必須正確、 合理地選定鎖定軌溫, 以保證無縫線路鋼軌冬天不被拉斷, 夏天不致脹軌跑 道,危及行車安全。就北京地區(qū)來說,最高軌溫為攝氏 62.2,最低軌溫為零下 22度, 中間軌溫為 19.9。根據無縫線路強度和穩(wěn)定性計算得出的結果,北京地區(qū)最佳鎖定軌溫 為 2

3、4,實際允許鎖定軌溫為 19 29。無縫線路是鐵路軌道現代化的重要內容, 經濟效益顯著。 據有關部門方面統(tǒng)計, 與普通 線路相比,無縫線路至少能節(jié)省 15%的經常維修費用,延長 25%的鋼軌使用壽命。此外,無 縫線路還具有減少行車阻力、降低行車振動及噪聲等優(yōu)點。2、一次性鋪設無縫線路技術我國既有線路無縫線路鋪設是在路基、道床穩(wěn)定條件下,將工廠焊接的長鋼軌(2505 00運至工地焊聯(lián)成 12的單元軌節(jié),再再既有軌的基礎上利用換軌小車換鋪到軌道上, 經過應力放散、焊聯(lián)鎖定成為無縫線路。施工作業(yè)程序如圖:3、無縫線路的焊接方法3.1 鋼軌閃光對焊閃光對焊是各國鐵路無縫線路中使用最廣泛、也是最主要的鋼

4、軌焊接方法,其焊接質 量優(yōu)良、 力學性能接近鋼軌母材。 閃光焊有連續(xù)閃光焊、 預熱閃光焊和脈動閃光焊三種方式。 軌端面連續(xù)閃光, 焊接電流產生的熱量加熱鋼軌端頭, 最后實現擠壓 (頂鍛 形成焊頭。 連續(xù)閃光焊的焊縫中出現“灰斑”缺陷的幾率多、面積和數量也較多,焊接高強耐磨 軌的使用焊接性受到限制。過程中,主要通過鋼軌端面短路預熱電流產生的熱量加熱鋼軌端頭,因此需要大功率 的焊接電源。閃光對焊的主要特征是 :送進油缸油壓脈動,脈動加熱過程閃光火花飛濺少。與連續(xù)閃 光焊相比較,脈動閃光焊焊縫中出現,灰斑”缺陷的幾率低,適用焊接高強耐磨鋼軌。 3.2 移動氣壓焊日本鐵路長軌條焊接主要使用移動氣壓焊,

5、 我國鐵路也在使用。 氣壓焊接是人工操作氣 壓焊設備、 用氧一乙炔火焰加熱焊接軌端頭并施工加頂鍛擠壓力, 使其產生塑性凸起、 軌頭 出現“鏡面熔池”,隨之高壓頂鍛形成接頭。良好的氣壓接頭力學性能接近鋼軌母材, 但對焊接技術要求較高。 焊接質量的穩(wěn)定性和 外觀平順性與焊工素質、壓接機質量及焊接工況緊密相關。“光斑”和“未焊合”是氣壓焊接頭結合面上出現的主要缺陷, 大面積“光斑”易造成 線路上焊頭斷裂。3.3 電弧焊焊工使用電焊條或焊絲與鋼軌端面產生電弧電熱熔化,冷卻后形成對焊焊頭,是熔化 焊方法。目前只有日本鐵路干線上使用電弧焊,日本鋼管 (NKK稱其為強迫成型電弧焊,用 于單元軌節(jié)的焊接。 這

6、種方法不僅焊接時間長,而且對焊接工藝、 焊工技術要求很高, 焊接 質量穩(wěn)定性較差。3.4 鋁熱焊常用于線路上鋼軌對焊,其實質是冶金鑄焊,焊頭力學性能與交光焊相比較,各項檢 驗指標均較低。法國 TGV 鐵路 2001年統(tǒng)計,自 1983年開通運營后斷軌 80起,焊縫斷裂占 30%,其中 90%是鋁熱焊頭。各國鐵路對鋁熱焊使用的情況不同,西歐使用較多,日本較少 而且新干線上不再使用。 從我國秦沈客運專線焊頭檢驗數據統(tǒng)計顯示, 鋁熱焊頭的塑性、 韌 性指標很難達到 TB/T1632-1991標準中規(guī)定要求。氣孔、夾渣、裂紋、未熔合是鋁熱焊縫的主要缺陷,也是造成焊頭斷裂的直接原因。 4、基地鋼軌焊接4

7、.1、基地鋼軌焊接設備組成(1基地鋼軌焊接應配備軌端除銹、鋼軌焊接、焊接正火、冷卻、鋼軌校直、焊縫打磨、 探傷等設備3.2、長鋼軌焊接(1待焊鋼軌應符合客運專線鐵路鋼軌相關技術條件的規(guī)定。(2基地鋼軌焊接應采用接觸焊。(3 焊接設備操作人員必須經過專業(yè)培訓, 熟悉鋼軌焊頭質量標準, 經有關部門考核合格, 并獲得操作合格證書。(4操作人員必須嚴格執(zhí)行焊接設備的操作規(guī)程,并按形式檢驗確定的作業(yè)參數操作。(5長鋼軌焊接基本工藝流程見圖5、工地鋼軌焊接5.1一般規(guī)定(1工地鋼軌焊接宜優(yōu)先采用接觸焊,道岔內及兩端與線路連接的鋼軌鎖定焊可采用慮熱 焊。(2在正式焊接前必須按客運專線鐵路鋼軌焊接的相關要求通

8、過焊頭形式檢驗,確定焊接 參數,制定相應規(guī)程。(3批量焊接生產過程中,應按客運專線鐵路鋼軌焊接相關要求進行周期性生產檢驗,檢 驗合格后方可繼續(xù)生產。(4焊接設備操作人員應符合規(guī)定。(5焊接設備操作應符合規(guī)定。(6氣溫低于 0度不宜進行工地焊接。刮風、下雨天氣焊接時,應采取防風、防雨措施。 中雨、大雨和風力超過 4級時不應進行焊接作業(yè)。(7承受拉力的焊縫,在軌溫高于 400度時應持力保壓,(8左右股單元軌節(jié)接頭相錯量不宜超過 100mm(9工地鋼軌焊接應符合長鋼軌布置圖,其加焊軌長度不得小于 12m5.2接觸焊(1工地鋼軌焊接采用接觸焊時,應采用工地鋼軌就依次業(yè)車。(2工地接觸焊應有以下主要設備

9、:工地鋼軌接觸焊作業(yè)車、拉軌、鋸軌、打磨、正火、 調直、探傷等。(3工地接觸焊施工基本工藝流程圖 (4作業(yè)工藝應符合以下要求:1、 通過形式檢驗確定工藝參數。2、拆除待焊軌頭前方長鋼軌全部及軌頭后方 10m 范圍內的扣件,并校直鋼軌。3、根據軌枕和扣件類型適當墊高待焊軌頭后方的鋼軌,以確保焊頭軌頂平直度。4、待焊軌頭前方長鋼軌下每隔 12.5m 安放一個滾筒,以便鋼軌可以縱向移動焊接。5、打磨兩焊接軌軌端和焊機電極鉗口軌腰接觸區(qū),呈現光澤后方可施焊。6、根據軌枕和扣件類型,在鋼軌下楔子將兩焊接軌端抬起一定高度,便于焊機對位夾 軌。7、推進移動焊軌車初定位,由吊機的液壓系統(tǒng)吊起焊機精確定位。8、

10、焊機夾緊鋼軌并自動對正。焊機自動焊接鋼軌、頂鍛并推除焊瘤。9、正火應在焊接接頭不受拉力的條件下進行。10、焊縫區(qū)域冷卻到 400以下時,焊軌作業(yè)車方可通過鋼軌焊接。11、焊頭打磨應在焊縫溫度低于 200時進行,打磨過程中應保持軌頭的外形輪廓,打 磨長度不應超過焊縫兩側各 450mm 的限度。軌底上角、下角應打磨圓順。12、 焊縫及焊縫兩側 1m 長度范圍內的軌頂面、 軌頭內側面應使用仿型打磨機精細打磨, 打磨溫度不應大于 50 .13、手砂輪粗打磨時,應縱向打磨,使火花飛出方向與鋼軌縱向平行。打磨過程中,不 應使砂輪在鋼軌上跳動、沖擊鋼軌母材。不應出現打磨灼傷。14、作業(yè)車焊完后, 應用相應機

11、具對鋼軌焊縫進行正火、 打磨、平直度檢查和超聲波探 傷等。5.3鋁熱焊(1工地鋁熱焊有以下主要設備:沙模、坩堝、支架、焊前加熱設備、焊后保溫設備、鋸 軌機、鋼軌拉伸器、推瘤機、打磨機、對正設備和鋼軌探傷儀器等。(2基鋁熱焊本工藝流程 (3進點前應根據設備材料清單檢查并落實設備,到達焊軌現場應對現場條件進行綜合調 查并采取必要的防護措施。(4鋼軌鋁熱焊縫距離軌枕邊緣不應小于 100mm 。(5鋼軌端頭應做好外部處理:拆除焊頭每側三至四根軌枕的扣件和墊板,除去街頭下方 有礙作業(yè)的道砟,檢查鋼軌端頭,并用鋼絲刷清鋼軌端頭 100150mm。使得其滿足鋁熱焊要 求。(6調整軌縫使其滿足焊接工藝要求,用

12、對正設備從垂直和水平兩方向對正兩軌端。(7裝配砂模不得使用受潮的部件,應使鋼軌端頭間隙位于裝有砂模底板的底托盤的正中 央,嚴格按照操作工藝涂抹防漏泥。(8預熱前記錄鋼軌的溫度,按焊接工藝及焊劑要求進行預熱,并準確計時。(9確認坩堝干燥、清潔、無裂紋,確認焊藥包包裝密封、干燥和無破損,將全包焊藥慢 慢地旋轉著倒入坩堝。(10澆鑄完畢后按規(guī)定時間拆模,拆除砂模后應盡快推瘤。(11熱打磨應符合以下要求:1、打磨焊縫時應在鋼軌踏面上保留適量高出鋼軌的焊頭金屬。2、在焊縫溫度未降至 350以下時,不得解除鋼軌拉伸器和對正設備。(12冷打磨應符合以下要求:1、在焊頭溫度降至 50以下進行2、打磨焊頭使其平

13、直度和軌頭輪廓達到技術標準要求。3、不得在某一處過度打磨,避免損傷鋼軌。5.4焊接質量檢查(1每個焊接接頭都應在焊后進行超聲波探傷,發(fā)現不合格切除重焊。(2每個焊接接頭焊好后應按規(guī)定進行外觀檢查,并做好記錄,在接頭附近做好標記。(3工地鋼軌焊接接頭平直度允許偏差應符合下表的規(guī)定:鋼軌焊頭平直度允許偏差(mm/1m 注:1軌頂面中,符號“ +”表示高出鋼軌母材規(guī)定基準面。2軌頭內側工作面中,符號“ +”表示凹進。3軌底(焊筋中,符號“ +”表示凸進。5.5道岔鋼軌焊接(1無縫道岔鋼軌焊接及鎖定應符合以下要求:1、道岔在焊接前要進行全面整修、搗固并補充道砟,使得道岔道床滿足要求。2、在焊接岔內鋼軌

14、接頭時,應按設計順序焊接。3、道岔內采用鋁熱焊時,應先調整好道岔全長及焊縫,使道岔全長偏差不大于 20mm 。 各焊縫寬度的偏差補大于 2mm 。4、道岔內鋼軌鎖定焊接前應進行應力放散,應力分布應均勻。5、 道岔內鎖定焊接及道岔與兩端無縫線路鎖定焊接應同日在設計鎖定軌溫范圍內鎖定和 焊接。6、道岔鎖定后應及時進行全面整修,并符合規(guī)定。5.6道岔與無縫線路焊接應符合以下要求(1道岔與兩端無縫線路焊接應在道床基本達到穩(wěn)定狀態(tài)、軌面高程、軌向和水平已基本 達到設計標準時,方可焊接。(2道岔兩端與無縫線路長軌條的焊接,應在設計鎖定軌溫范圍內進行,并準確記錄實際 鎖定軌溫。(3無縫道岔側線應按設計要求焊

15、接或鎖定。(4無縫道岔與相鄰軌條的鎖定軌溫差不應大于 5。6、無縫線路應力放散及鎖定。6.1、 無縫線路鎖定(1鎖定的基本條件:1、根據線路和施工等情況綜合考慮,單元軌節(jié)長度為 9002 000 m; 最短不小于 200 m 。2、單元軌節(jié)鎖定前應按照設計要求設置鋼軌位移觀測樁。3、 在長鋼軌焊接成單元軌節(jié)后, 且道床基礎穩(wěn)定、 密實 (道床縱向阻力不小于 10 kN/m, 橫向阻力不小于 8 kN/m,密度不小于 1.7g/cm3,以及軌面設計標高、方向及水平均己達到 設計標準時,方可進行線路鎖定。(2鎖定應遵循的原則:1、線路鎖定前應掌握大連地區(qū)軌溫變化規(guī)律,根據各施工區(qū)段的時間間隔,選定

16、鎖定 軌溫及施工時間。2、鎖定軌溫應準確、可靠、符合設計規(guī)定。考慮到施工的方便,線路鎖定時允許鎖定軌溫變化范圍為土 5 。3、測量軌溫時,要對鋼軌的不同位置進行多點測量,取其平均值。4、整正軌枕和軌距后,兩股鋼軌應同步鎖定,同時在鋼軌上設置縱向位移觀測的“零 點”標記。5、相鄰兩段單元軌節(jié)鎖定軌溫之差不得大于 5,左右兩股鋼軌的鎖定軌溫差不得大 于 3, 同一單元長軌條最高與最低鎖定軌溫之差不得大于 10, 曲線內側鋼軌鎖定軌溫不 得高于曲線外側鋼軌鎖定軌溫。(3鎖定施工方法:國內目前鋪設無縫線路的施工方法歸納起來有兩種 :連人法 (一步法 和插人法 (二步 法 。1、“連人法”是將區(qū)間中相鄰

17、的兩個單元軌節(jié)依次直接焊聯(lián)的鋪設作業(yè)方法,即把不 同時間焊接成的兩個相鄰單元軌節(jié)的始端和終端同時焊接,同時放散,做到一步到位。 2、“插人法”是在兩個相鄰單元軌節(jié)中間鋪設一對緩沖軌,焊接時取出緩沖軌,插入 經過計算確定的鋼軌, 放散應力后進行最終焊接。 經優(yōu)化比較并結合本線的施工特點, 本工 程采用了“連人法”無縫線路鎖定作業(yè)。6.2應力放散(1無縫線路有下列情況之一者,應再次進行應力放散后重新鎖定。1、實際鎖定軌溫超出設計鎖定軌溫范圍。2、不符合無縫線路鎖定應遵循的原則。3、無縫線路鎖定后鋼軌產生不正常的過量伸縮。4、無縫線路鎖定后固定區(qū)鋼軌出現嚴重的不均勻位移。2、實際施工時可根據現場具體

18、情況采用滾筒放散法或鋼軌拉伸器、滾筒綜合放散法。 6.3線路鎖定施工工藝(1無縫線路應力放散及鎖定應有以下主要設備:鋼軌拉伸器、撞軌器,鋸軌機、滾筒、 軌溫計、工地焊接設備等。(2無縫線路施工工藝流程應根據施工作業(yè)時的軌溫采用以下方法: (2測量軌溫時,要對鋼軌的不同位置進行多點測量,取其平均值。(3拆除待放散單元軌節(jié)的全部扣件,每隔一段的距離墊入一個滾筒,每隔一定距離設置 一臺撞軌器。(4 放散應力時, 每隔 100m 左右設一臨時位移觀測點觀測鋼軌的位移量, 及時排除影響放 散的障礙,達到應力放散均勻、徹底。(5在單元軌節(jié)的終端每股鋼軌設置一臺拉伸器,必要時撞軌,使拉伸量傳遞均勻。(6鋼軌

19、拉伸量由以下公式計算: L=aL t式中: L 單元軌節(jié)拉伸量(mm ;a鋼軌鋼線膨脹系數,取 0.0118;L 單元軌長度(m ; t 設計鎖定軌溫與鎖定作業(yè)軌溫之差(。 (7鋼軌拉伸量達到計算值后,拉伸器保壓,撤出滾筒,安裝扣件,鎖定線路,這時的鎖 定作業(yè)軌溫加上鋼軌拉伸換算軌溫為實際鎖定軌溫。(8線路鎖定后,應立即在鋼軌上設置縱向位移觀測的“零點”標記,按規(guī)定開始觀測并 記錄鋼軌位移情況。(9兩股鋼軌宜同步鎖定,線路鎖定后才能撤除拉伸器。(10 拉伸器撤除后,已鎖定單元軌節(jié)自由端會產生回縮量。 下一單元軌節(jié)拉伸鎖定時,應 將該回縮量計入單元軌節(jié)拉伸量。(11鎖定日期及實際鎖定軌溫應列入竣

20、工資料。6.4無縫線路緩沖區(qū)設置應滿足下列要求:(1緩沖區(qū)接頭應方正,左右股軌端相錯量不應大于 40 mm 。(2緩沖區(qū)應與相鄰單元軌節(jié)同時鎖定,接頭預留軌縫應符合設計規(guī)定,接頭螺栓涂油, 安裝齊全,螺母扭矩應達到 900N m 。(3緩沖區(qū)鋼軌接頭軌面及內側工作邊要求平齊,誤差不超過 0.5mm 。6.5、無縫線路完工后,應備齊以下資料(1平面布置圖及配軌圖表(2鋪軌日期,時間與實際鎖定軌溫記錄(3無縫線路縱向位移觀測記錄表(4工地接觸焊機焊接記錄表、 鋁熱焊接記錄表及工地鋼軌焊接接頭超聲波探傷記錄表(5鋪軌編號與焊縫編號對照表(6無縫線路單元軌應力放散拉伸記錄表(7無縫線路基本技術狀況登記

21、表(8其他資料7、鋼軌膠接絕緣接頭7.1一般規(guī)定(1 鋼軌膠接絕緣接頭的各項技術性能應符合客運專線鐵路膠接絕緣接頭的相關技術要求, 并且有形式檢驗合格證明書。(2膠接鋼軌的鋼廠、鋼種、軌型應與線路鋼軌相同。(3用于制作膠接絕緣接頭的鋼軌,必須經過探傷檢查并應采用同一根鋼軌鋸開膠接。道 岔內膠接絕緣鋼軌長度按設計配軌要求確定。 膠接端得端面垂直度偏差及水平偏差均不大于 0.15mm 。對軌后用 1m 直尺檢查:軌頂允許偏差為 0.2mm ,軌頭側邊允許偏差為 0.3mm , 膠接 絕緣鋼軌全長范圍內不得有硬彎。7.2鋼軌膠接絕緣接頭鋪設應符合以下規(guī)定:(1鋼軌膠接絕緣接頭鋪設(焊接前應按規(guī)定測定

22、確認其電絕緣性能(2搬運、鋪設、焊連鋼軌膠接接頭時嚴禁摔、撞(3鋪設鋼軌膠接絕緣接頭應避免扣件與絕緣接頭螺栓接觸(4兩股鋼軌的絕緣接頭應相對鋪設。相錯量符合相關規(guī)定,絕緣軌縫絕緣端板宜設于軌 枕盒中央,距軌枕邊緣不應小于 100mm 。7.3緣接頭的故障處理緣接頭的故障處理當膠接絕緣接頭拉開離縫時 , 應立即擰緊膠接絕緣接頭兩側各 50m 線路的扣件 , 并盡快安排臨時處理或直接進行永久處理 ; 當工、 電雙方共同確認膠接絕緣接 頭失效時 , 可先插入一根備用的膠接絕緣鋼軌 ( 線路上使用長度為 3.25m+3.75m,兩組道岔 間使用長度為 3.00m+1.8m 進行臨時處理 ; 無備用膠接

23、絕緣鋼軌時 , 也可換入兩根不短于 6m 的鋼軌 , 安裝普通絕緣材料 , 用夾板聯(lián)結進行臨時處理 ; 經臨時處理之后 , 應盡快用長 一級的膠接絕緣鋼軌進行永久處理。8、長鋼軌鋪設8.1長鋼軌鋪設施工方法(1底層道碴鋪設完成及橋面系施工完畢并驗收合格后采用單枕連續(xù)鋪設方法進行鋪設長 鋼軌軌道作業(yè),即利用 TCM-60或 NTC 型鋪軌機組將長鋼軌按一定間距拖卸到道床上,軌枕 按設計間距單根連續(xù)鋪設,收攏長鋼軌形成軌道。鋪軌作業(yè)流程如圖:TCM60或 NTC 型鋪軌機組鋪軌作業(yè)流程 (3有渣軌道經全面整道達到驗收標準時,應符合以下規(guī)定: 8.5大型養(yǎng)路機械作業(yè)軌溫應符合以下要求:(1一次起道量

24、小于等于 30mm ,一次拔道量小于等于 10mm 時,作業(yè)軌溫不得超過實際鎖 定軌溫20。(2一次起道量在 3150mm,一次拔道量在 1120mm時,作業(yè)軌溫不得超過實際軌溫 +15/-20 .8.6無縫線路及道岔的整理作業(yè)應按以下要求進行:(1高溫時不應安排影響線路穩(wěn)定性的整理作業(yè),高溫時刻安排矯直鋼軌、整理扣件、整 理道床外觀、鋼軌打磨等作業(yè)。(2進行無縫線路整理作業(yè),必須掌握軌溫,觀測鋼軌位移,分析鎖定軌溫變化,按實際 鎖定軌溫,根據作業(yè)軌溫條件進行作業(yè),嚴格執(zhí)行“作業(yè)前,作業(yè)中,作業(yè)后測量軌溫”制 度,并注意做好以下各項工作:1、在整理地段按需要備足道渣;2、起道前應先拔正線路方向;3、起、拔道機不得安放在呂熱焊縫處;4、扒開的道床應及時回填、夯實。(3無縫線路整理作業(yè),必須遵守下列作業(yè)軌溫條件:1、當軌溫在世界鎖定軌溫 -30下時,伸縮區(qū)和緩沖區(qū)禁止進行整理作業(yè)。2、 在跨區(qū)間無縫線路上的無縫道岔尖軌及其前方 25m 范圍內綜合整理, 允許在在實際鎖 定軌溫10內進行作業(yè)。(4橋上無縫線路整理作業(yè)應注意做好以下各項工作:1、按照設計文件規(guī)定,保持扣件布置方式和擰緊程度。2、單根抽換橋面枕,在實際鎖定軌溫 +10/-20范圍內進行3、對橋上鋼軌焊縫應加強檢查,