运营地铁整体道床道岔岔枕倾斜病害整治施工技术

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  [摘 要]城市地铁整体道床道岔作为地铁安全平稳运行的薄弱环节之一,其维修质量至关重要。本文根据整体道床道岔综合整治工程实践,介绍整体道床道岔岔枕倾斜病害整治施工技术。
  [关键词]运营地铁;岔枕;病害整治
  中图分类号:S68 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)08-0235-02
  引言
  道岔是轨道结构的重要组成部分,因施工等原因,整体道床道岔尖轨区会出现岔枕倾斜后钢轨磨耗大、轨面波磨重等病害,严重影响地铁运营安全。本文以广州地铁2号线11组整体道床道岔岔枕倾斜病害整治工程为例,对病害产生原因及如何解决运营条件下岔枕倾斜病害检查、岔枕打磨、线路恢复等技术难题进行论述,并进行相关技术总结,以供类似工程参考。
  1 整体道床道岔岔枕倾斜存在的主要问题及成因分析
  1.1 岔枕倾斜存在的主要问题
  经调查广州地铁2号线正线56组道岔,发现有11组道岔尖轨区部分岔枕存在不同程度的倾斜,滑床板不在同一平面内,形成轨下垫板空吊。当列车经过这些道岔时,由于列车自重和运行动力,轨面不在同一个平面内,高低不平,列车运行时对轨面形成较大冲击,引起钢轨磨耗加剧,形成波磨轨,且容易造成尖轨和滑床板变形,转辙困难,严重影响列车运行安全。
  1.2 岔枕倾斜成因分析
  广州地铁2号线整体道床道岔原设计采用混凝土短岔枕,采用支架法施工。施工时,尖轨区岔枕采用悬挂法固定于钢轨上,存在一侧紧一侧松的现象,即岔枕通过垫板及扣件固定在钢轨上,靠基本轨侧扣件直接与钢轨相连便固定牢固,而靠尖轨侧因滑床板,扣件与钢轨无法连接,因而存在岔枕受自重作用向下倾斜的问题,加上辅助调平及固定措施不牢而导致岔枕在道床混凝土浇筑施工荷载作用下下沉倾斜,若没有及时调整,待道床混凝土固化后,该部分岔枕就会永久倾斜,造成尖轨空吊与滑床板不密贴,形成病害。
  2 岔枕倾斜整治施工方案比选
  广州地铁2号线作为广州市轨道交通繁忙线路,不具备停运线路集中施工的条件,按照地铁运营公司的管理要求,作业时间只能利用每天列车停运后天窗时间进行,每次天窗时间270分钟,扣除必要的施工准备及信号调试时间,每次工务施工有效作业时间在210分钟内,且必须确保第二天地铁列车安全正点运行。因此,选择岔枕倾斜整治施工方案必须兼顾施工效率和地铁运营的需要。
  根据岔枕倾斜影响轨道几何尺寸的实际情况,初步拟定如下三种整治方案:
  (1)更换特制的滑床板或板下橡胶垫。
  施工方法:根据现场调查所得的每根岔枕的型号及对应倾斜情况,提前在厂家定制与之相对应的滑床板和轨下橡胶垫(规格型号及倾斜度、调整量一致),并逐一标注规格型号及调整量。施工时,直接更换与岔枕倾斜情况相对应的滑床板和轨下橡胶垫即可。
  方案优点:现场施工简单快捷,对地铁线路扰动最小。
  方案缺点:定制滑床板和轨下橡胶垫规格型号多,不仅工厂内存在新开模、用量少的问题,而且现场保管困难;方案总体成本高,实现困难;定制材料与普通材料相比,耐久性差,存在多次整治可能。
  (2)充填式垫板调整
  施工方法:该方法在国铁早期CRTSⅠ型轨道板施工阶段曾经使用,施工前需要将轨道几何尺寸调整至平顺合格状态之后,根据钢轨与倾斜间岔枕空隙情况垫入充填式垫板,再向充填式垫板内注入树脂类材料,待树脂材料固化后再复紧线路扣件即可。树脂材料固化时间一般需要6至10小时。
  方案优点:与方案1相比,充填式垫板所需要的规格型号相对较少,材料准备容易。
  方案缺点:充填式垫板施工需要专用设备,成形质量受工人操作水平影响较大,充填高度不易控制,大多需要二次调整;整个施工过程包括轨道几何尺寸预调整、充填式垫板施工,其中树脂材料在短时间很难固化完成,若用于岔枕倾斜病害整治,天窗时间不能满足施工时间需求;树脂材料耐久性差,以后存在多次整治可能。
  (3)打磨机打磨岔枕顶面
  施工方法:拆除道岔钢轨及扣件后,采用打磨机直接将岔枕倾斜面打磨平整,再重新安装道岔钢轨及扣件,对打磨消耗的高度通过普通调高垫片调整到位。
  方案优点:整治质量可靠,施工后维护方便;施工操作简单,材料无特殊要求;与方案1相比,材料准备容易;与方案2相比,只要组织恰当,天窗时间能够满足施工要求。
  方案缺点:普通打磨机工效低,成形質量较差;打磨施工必须拆除钢轨及扣件后进行,打磨残渣易污染道床尤其是扣件螺栓孔。
  通过对上述施工方案的优缺点分析,从确保工程质量、方便今后维护和满足运营要求的角度,最后选定方案3“打磨机打磨岔枕顶面”作为实施方案,同时针对方案缺点进行技术攻关,通过提前调查精确确定打磨量、自创专用打磨架解决打磨机作业质量差、多面同时作业提高施工效率、每组道岔分段分区打磨等技术措施,取得了良好效果。以下以广州地铁2号线1703号岔岔枕倾斜整治为例阐述施工流程及主要工序工艺。
  3 岔枕倾斜病害整治施工流程及工艺
  3.1 施工工艺流程图
  3.2 主要工序工艺
  1)施工调查
  对需要整治的道岔进行详细调查,并对整治部位进行标示,主要调查内容包括:
  (1)打磨量调查
  采用方尺、水平尺和平板尺相结合,量取钢轨顶面到每根岔枕四个角点的高差,通过比较轨枕四个角点到轨顶的高差计算岔枕打磨量。具体操作如图1、2所示:
  1703号道岔测量数据如(表1):
  (2)检查岔区岔枕破损情况,记录其具体位置和数量。
  (3)转撤器搬动时是否灵活,利用塞尺、道尺等工具配合检查出导致尖轨滑动不平顺的滑床板,记录其具体位置和数量。   2)拆除道岔和通信信号设施
  施工人员进入现场后,先拆除尖轨跟端接头,拆除地脚螺栓和尖轨部分轨撑螺栓,待通号专业拆除信号设备后,再拆除钢轨和滑床板。
  拆除道岔时应注意:
  检查道岔轨距、水平,并做好记录,以便恢复道岔时做参照;
  检查滑床板是否水平,对于高低超过2mm的滑床板做好记录,在恢复道岔时通过增减调整垫片调整;
  拆除的螺栓应成套整齐的放到另一股尖轨对应位置的道床上,用红油漆对滑床板和扣配件进行编号,并用海绵堵塞岔枕螺栓孔,以保持孔内清洁。
  拆除道岔尖轨和基本轨时沿线路向后纵移,放到道岔连接部分,并用垫木支垫好;
  拆除滑床板时应将每块滑床板下的橡胶垫(包括调整垫片)放到另一股尖轨对应位置,对不打磨的岔枕在恢复道岔时应将调整垫片原位垫回。
  对已更换滑床板的道岔,在打磨时不必拆除所有滑床板,只需将尖轨、基本轨及需要打磨的岔枕滑床板拆除即可。
  3)打磨道岔轨枕
  针对普通打磨机不易固定,操作困难,打磨量及平整度不易控制的情况,研制了由自制打磨架支撑和固定打磨机且调整灵活的专用打磨机,如图3示。其中打磨架是由型钢制成的框架结构,设置有专为打磨机打磨时滑动的滑槽,打磨架通过四角调整螺栓,可为打磨机提供一个水平走行轨道;打磨机由一台2.2kw1400转/分钟电机作动力,定制250mm金刚砂轮盘作打磨刀盘,电机通过机架竖向放置,刀盘水平放置与电机转轴垂直,打磨机可沿机架竖向调节高度。
  岔枕打磨按直、曲股分别进行,由于岔枕间距较小,操作空间有限,按隔1根岔枕安设1组打磨架,需要连续打磨,交替进行施工;一般每组岔枕的打磨工作量相对较大,而1组打磨机1个作业点只能完成1根岔枕的打磨,需要连续打磨的岔枕每侧至少需要2~3个作业点才能打磨完工。因此,施工现场根据需要打磨的岔枕数量安装打磨架,需连续打磨的岔枕隔一根岔枕安一组打磨架,每股道岔尖轨一般安装4组打磨架,现场备用1组。
  打磨前先将钢轨、滑床板拆除,然后安设打磨架,以打磨刀盘接触岔枕最高一个角点位置调整打磨架水平;然后开动打磨机进行打磨,喷雾器喷水湿润除尘,当打磨盘磨不到轨枕时,往低点移动打磨机,并调整打磨机高度(每次往下调整0.5mm左右)继续打磨,直至岔枕打磨平整,再通过普通调整用橡塑垫板调整钢轨高度。
  4)清理螺栓孔
  岔枕打磨前用海绵将地脚螺栓孔堵塞,岔枕打磨完成后,取出海绵,吸出螺纹套管内的积水并用电吹风吹干。
  5)恢复道岔
  在打磨岔枕的同时,将旧滑床板运出现场,将新滑床板搬运到岔枕位置。清孔结束即可恢复道岔。
  恢复道岔前先用弦绳靠紧尖轨基本轨前后的钢轨底板,测量钢轨底板到打磨后的岔枕面高度,用测量得出的高度减去滑床板和橡胶垫板的高度得出打磨岔枕应加垫的垫板厚度,再放新橡胶垫板和滑床板。
  放上滑床板后,应先按对角拧紧两颗地脚螺栓,另两颗拧入2/3,然后用弦绳检查滑床板是否平整,滑床板平整后,再将基本轨放回,基本轨放回后先隔一块滑床板上紧一套轨撑扣件恢复原来轨距和水平。
  道岔框架尺寸恢复后,将尖轨纵移回来放滑床板上,检查尖轨是否密贴、有无反弹,若尖轨密贴、开口尺寸足够就开始安装尖轨,同时拧紧基本轨其它螺栓;若尖轨有反弹则根据情况调整到位后再安装。
  恢复道岔时应特别注意不得将未打磨岔枕的调整垫片弄乱,并且应根据拆除道岔前调查数据调整部分滑床板的垫片;此外尖轨未调试好之前不得将所有螺栓拧紧。
  4 施工组织及应急预案
  4.1 劳动力组织
  每个“天窗点”工务只有210分钟的有效作业时间,每组道岔岔枕整治根据施工内容将作业人员分为:道岔拆装、岔枕打磨两个组。其中道岔拆装8人分4个小组,岔枕打磨7人分3个小组。
  4.2 主要施工机具
  主要施工机具有打磨用机具,拆除尖轨使用的撬棍、扳手,检查几何尺寸用的水平尺、道尺、支距尺及照明设备等。
  4.3 作业时间安排
  根据地铁运营线路作业要求,每组道岔每个作业点工务作业时间一般不超过210分钟,施工横道图见表2。
  4.4 应急预案
  1)应急应解决的问题
  因作业时间限制或施工现场出现其他影响施工作业的事件,易造成当晚岔枕打磨未完成、转辙机安装未完成或道岔联调联试未完成等问题,必须采取有效的应对措施,以保证第二天列车正点运营。
  2)应急措施
  (1)成立应急救援小组,配置必要的应急人员、材料、机具。根据现场可能发生的情况配备调高垫片、钩锁器、限速标志等应急机具、材料。
  (2)为保证第二天线路运营,必须留足道岔恢复时间,在工务作业时间最后90分钟时,无论其它作业进行到何种程度,都必须中断作业,开始恢复道岔。对中断的作业处理措如下:
  如果打磨未完成,则根据轨枕已打磨高度,加设调高垫板,局部位置采用现场切割调高垫片,以垫平滑床板满足开通要求;
  如果信号转辙器安装未完成,采用钩锁器锁定道岔尖轨,只维持一股道通车。
  如果时间紧迫道岔不能完全达标,则按病害道岔开通,列车限速行驶。
  5 施工注意事項
  1)岔枕整治为既有线封锁作业,所有施工人员必须经培训考试合格后方能上岗,且在施工过程中必须遵守有关地铁运营的相关规定。
  2)施工调查必须详实,记录准确,材料、机具准备必须超前、充裕。
  3)现场施工防护必须设置到位。
  4)拆除的扣件应对应整齐的堆放到未拆尖轨一侧并编号标示。
  5)转移材料机具时不得侵限。
  6)在施工过程中,必须保护好既有设施,必要时采取遮护措施。
  7)撤场时,必须做到工完料清。
  6 整治质量及效果
  广州地铁2号线11组整体道床道岔尖轨部分岔枕倾斜病害整治经过近5个月施工,于2010年3月一次交验合格,经静态检查确认整治后的道岔几何尺寸、螺栓抗拔力等达到或超过规范要求,同组道岔滑床板处于同一平面且轨下密贴无空吊,后期动态跟踪检查,列车运行平稳、道岔钢轨保持良好、无波磨现象且磨耗值同正线保持一致,表明本技术施工效果良好。目前,该技术已推广应用到成都地铁运营线路整体道床道岔综合整治工程。
  参考文献
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