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摘 要:朔黄铁路是我国西煤东运的第二大通道,每年运输呈千万吨级大梯度增长,公司2005年计划运输8600万吨,实际完成9200万吨,2006年运量达1.1亿吨。重型75kg/m跨区间无缝线路是发展的方向,朔黄铁路原平分公司于2005年5月开始换铺,笔者有幸参与施工的全过程。本文针对无缝线路施工组织、施工流程、施工注意事项方面加以阐述。
关键词:无缝线路; 施工组织 ;小半径曲线
1. 概述
朔黄铁路原平分公司管内地形条件复杂,桥隧相连,施工总体难度较大。自2005年5月开始换铺75kg/m跨区间无缝钢轨,累计换铺线路251.3公里,管内两标段分别为中铁一局和中铁三局中标。下面主要对无缝线路施工组织及注意事项加以阐述:
1.1朔黄铁路75kg/m线路换铺的主要技术标准
线路等级:国家铁路Ⅰ级
正线数目:双线
限制坡度:神池南至西柏坡重车方向4‰、轻车方向12‰
最小曲线半径:一般800m,困难地段400m
牵引种类、机车类型:电力SS4型
到发线有效长度:1050m
闭塞方式:区间自动闭塞
朔黄铁路运输概况:
2005年全年计划完成运量8600万吨,实际完成9200万吨。2006年年计划运量1.05亿吨,奋斗目标为1.12亿吨。全线实行垂直天窗,施工期间每周三个天窗,天窗时间为4小时,全年运输任务繁忙,对天窗利用比较重视。
2. 换铺施工前准备
2.1 明确施工职责,确保施工安全
安全是铁路运输永恒的主体,安全观念必须深入人心。朔黄铁路公司05年上行换铺250余公里,06年计划换铺149公里。经公开招投标后,分别为中铁一局和三局中标。工程局作为施工主体,首先对施工安全和施工质量负全责。考虑到既有线施工给建设单位带来的影响,朔黄铁路公司要求,营业线施工过程中设备的改动涉及到运营行车安全的,无论是作为施工主体的工程单位还是分公司参加施工的监控人员,首先要思想认识到位,摆正安全、质量与运输畅通;摆正设备完好与公司运营效益的关系。即施工过程中各单位、各部门均是安全环节的一链锁,安全、质量、畅通与每个人息息相关,形成责任共负,风险共担意识。分公司规定工程单位所有劳务务工人员必须经安全和劳动技能培训合格后方能持证上岗,严把施工安全关。
2.2 熟悉施工地形,联合调查线路
朔黄上行重车线75kg/m钢轨生产厂家分别来自攀钢、包钢和鞍钢,在厂内用闪光焊技术将25m短轨焊连成300～500m左右长轨条。每单元轨节有几对长轨条组成,最长达到2.5公里。首先对待换铺单元轨节进行资料汇总,对各专业将要面临的困难进行充分的估计,对线路技术状况进行交底。工务系统首先调查:该单元轨条全长范围内有无超厚垫板,探伤人员对线上焊焊缝进行质量复核;曲线的状况:包含小半径曲线数目及长度,曲线段轨距拉杆、地锚拉杆数量,有无防脱护轨,胶结绝缘接头位置等等。
电务部门:调查调谐区里程,电容器数量,胶结绝缘接头处电阻阻值是否达标,钢轨在调谐区的支护情况等。供电部门:换轨后对导高有无影响,接地线的连接情况,隧道内的照明问题等。车务主要是调停车过程中防溜及施工前提报计划等。
2.3 开好施工预备总结会
通过各专业的汇总,施工负责人首先做到心中有数,进而对各个问题拿出解决的方案。在施工预备会上,我们对所有可能遇到的困难进行充分的预想。并且施工过后及时总结,发现问题、解决问题。
3 换铺技术
3.1 换铺前准备
施工前一天,对准备换铺的单元轨节新轨进行线下串轨、拨轨,使其始点与新铺前一轨节的终点按焊联的位置相互搭接0.5m左右,钢轨拨到靠近轨枕头,高度不得侵入限界。新轨做好支护,防止胀轨。
按每间隔25m在新钢轨上做好垫入滑动大滚筒的标记,并散放到指定位置。按每隔300～500m左右股各设置一台75公斤轨型撞轨器,每台质量在300～350kg左右为宜,其具体位置可根据现场实际确定。
3.2 换轨车的选择
由于75kg/m钢轨刚度较大,小半径曲线钢轨轨头淬火,硬度增大,使其抗弯能力增强。在小半径曲线换轨时对小车产生较大的向心弹力,加上内外轨新轨入槽后长度发生变化,对换轨小车也产生较大的横向力。Ⅱ型换轨小车(分体式)由于自身结构缺陷,在多次换轨试验中,均无法通过半径R≤600m的曲线地段。使用Ⅲ型(郑州局生产)换轨小车和换轨新方法,顺利通过了R=400m的曲线及反向曲线地段,且走行速度基本达到2.0Km/h。故朔黄线采用Ⅲ型(郑州局生产)换轨小车。
3.3 气压焊接头(包括龙口锁定焊)
气压焊在整个无缝线路的施工过程中占据着很重要的位置,焊缝的好坏直接影响施工的进度,并且和今后的安全运营关系很大。
焊前用钢丝刷和液体四卤化碳清除距轨端30毫米范围内和压接机夹紧部位钢轨表面上的油污水锈等,然后对钢轨进行端面打磨,控制表面粗糙度。之后进行窜轨,窜轨前先把长轨条拨到大致顺直的位置,然后利用起道机、道链、拉轨器等工具窜动钢轨,把两根钢轨之间的距离调整到合适的焊接位置。
安装焊接设备,进行点火焊接。点火位置要离开焊缝附近,以免污染焊缝。点火时按照上道前室内试验选定的气体流量参数调整好氧气与乙炔的供给量,停3～4秒钟,用已点燃的焊炬(或割炬)点燃加热器。点火调整好火焰后,应将加热器迅速摇回焊缝,加热时间长短等因素通过现场来确定。加热器的摆动采用手工摆动,频率为50～80次/分。
采用气压焊焊接的钢轨,焊后必须进行正火处理。然后焊后打磨,一般用手砂轮机或专用钢轨打磨机打磨,主要对轨头的踏面、侧工作面、轨底平面、两轨角上侧面(30～40毫米范围内)进行打磨,具体要求是:
1、焊缝处不得凹下,高出相临轨面不得大于0.2毫米。
2、钢轨顶面用1米直尺测量,中间拱度不得超过0.5毫米。
3、轨头工作侧面用1米直尺测量,中间凸出或凹下不得超过0.5毫米。
4、轨底部分不许有凹陷,高出原轨不得大于1.5毫米。
按照探伤要求,分公司应和工程单位联合探伤,以轨底两角为重点,对焊缝进行全面超声波探伤,作好记录。发现内、外缺陷要及时向施工单位反映,以便采取补救措施。
3.4 小半径曲线换铺方法
列举原平分公司管内11#单元轨节为例,区间:朔黄线宁武西～龙宫上行,里程:K16+724～K18+272,全长1548米。曲线的状况:包含两条400米小半径曲线,曲线长度L=(968.7+354.13)米,曲线段共有609根轨距拉杆,86根地锚拉杆,K18+260处有30米的防脱护轨。 施工前一天,对准备换铺的单元轨节新轨进行线下串轨、拨轨,使其始点与新铺前一轨节的终点按焊联的位置相互实搭接0.5m,钢轨拨到靠近轨枕头,高度不得侵入限界。按每间隔25m在新钢轨上做好垫入滑动大滚筒的标记,并散放到指定位置。按每隔300～500m左右股各设置一台撞轨器,其具体位置可根据现场实际确定。施工过程中以下问题必须引起重视:
1、小半径曲线针对钢轨侧翻问题:①曲线里股放侧翻器;②防止旧轨摆向角过大影响换轨小车前进,采取每100米卸下夹板,并对新轨落槽后在不加力的情况下,戴上10米左右的扣件。
2、保证绝缘接头相错量不大于30mm,采用撞轨方式保持接头位置大致相同,并在接头范围内锁定线路至少30m以上。
3、由于现场轨温达不到设计锁定轨温,采用滚杠配合的拉伸方式,保证每间隔15根枕木放置一滚杠,保证拉伸均匀。
4、曲线地段每10根枕木放置竖向滚筒,便于扣件紧固及拉伸均匀,有效防止曲线地段“假拉伸”。
5、施工过程中单轨小车、机具防溜措施的制定与贯彻执行。
6、电务点内打眼预留时间及钻孔质量问题。
7、换轨小车在施工区间作业完毕,根据与车站距离,预留返回车站走行时间。
中铁一局在朔黄铁路原平分公司换铺无缝线路过程中,在国内率先成功的采用换轨小车铺设了400m的小半径曲线,并且保证了施工不延点。
3.5 拉伸量均匀的选择
朔黄线天窗时间随着季节的变化而改变,无缝线路施工作业中设计轨温基本高于现场轨温,为保证锁定轨温达到设计轨温,采用滚筒结合拉伸配合撞轨法。
换轨小车走行过程中,新轨落槽后每百米设置位移观测点,每间隔15根枕木放置滚筒,垫滚筒时需撤下胶垫并清理轨底杂物。待换轨小车走行至换铺终点,始终端记录现场轨温,及时通知施工负责人,由施工负责人计算拉伸量(包括每百米位移量和单元轨节全长位移量),拉伸量计算公式:△L=0.0118*L(t-△t)
△ L 全长范围内拉伸量,单位mm
L 单元轨节全长,单位米
t设计轨温(℃)
△t 落槽时始终端轨温平均值
每隔400m设置一台撞轨器,在拉伸时向终端方向配合撞轨。边拉伸边撞轨边观测撞轨点的钢轨位移量,根据位移量是否均匀及时协调各撞轨器的力度。拉伸到位后,拉伸器保压,上紧夹板,锁定终端50m扣件。通知责任人逐个检查百米钢轨位移量是否均匀,如果不均匀,继续用撞轨器撞轨调整直至均匀。
全面整正胶垫、撤除滚杠、调整好轨距和扣件、撤除竖向滚筒、锁定线路、复紧扣件、撤除拉伸器。
3.6 位移观测标记的粘贴
位移观测桩埋设完毕,检查观测桩质量及外观尺寸,不合格应及时通知施工单位进行处理,确保观测桩符合要求。明线和隧道观测桩为混凝土预制块,明线尺寸为200×200×600mm,隧道尺寸为200×200×300mm,在顶部浇铸260×130mm的“⊥”字定向杆。桥梁为钢轨桩,尺寸为43kg/m钢轨锯成厚40mm的钢轨头。
线路具备开通条件后,为便于掌握线路变化状态,位移观测小组成员及时粘贴位移标签,并且在第二天进行复测,保留原始资料。龙口地段位移观测桩为两相邻轨节共用,待两相邻单元轨节全部铺设完毕后,贴设位移标签。
关键词:无缝线路; 施工组织 ;小半径曲线
1. 概述
朔黄铁路原平分公司管内地形条件复杂,桥隧相连,施工总体难度较大。自2005年5月开始换铺75kg/m跨区间无缝钢轨,累计换铺线路251.3公里,管内两标段分别为中铁一局和中铁三局中标。下面主要对无缝线路施工组织及注意事项加以阐述:
1.1朔黄铁路75kg/m线路换铺的主要技术标准
线路等级:国家铁路Ⅰ级
正线数目:双线
限制坡度:神池南至西柏坡重车方向4‰、轻车方向12‰
最小曲线半径:一般800m,困难地段400m
牵引种类、机车类型:电力SS4型
到发线有效长度:1050m
闭塞方式:区间自动闭塞
朔黄铁路运输概况:
2005年全年计划完成运量8600万吨,实际完成9200万吨。2006年年计划运量1.05亿吨,奋斗目标为1.12亿吨。全线实行垂直天窗,施工期间每周三个天窗,天窗时间为4小时,全年运输任务繁忙,对天窗利用比较重视。
2. 换铺施工前准备
2.1 明确施工职责,确保施工安全
安全是铁路运输永恒的主体,安全观念必须深入人心。朔黄铁路公司05年上行换铺250余公里,06年计划换铺149公里。经公开招投标后,分别为中铁一局和三局中标。工程局作为施工主体,首先对施工安全和施工质量负全责。考虑到既有线施工给建设单位带来的影响,朔黄铁路公司要求,营业线施工过程中设备的改动涉及到运营行车安全的,无论是作为施工主体的工程单位还是分公司参加施工的监控人员,首先要思想认识到位,摆正安全、质量与运输畅通;摆正设备完好与公司运营效益的关系。即施工过程中各单位、各部门均是安全环节的一链锁,安全、质量、畅通与每个人息息相关,形成责任共负,风险共担意识。分公司规定工程单位所有劳务务工人员必须经安全和劳动技能培训合格后方能持证上岗,严把施工安全关。
2.2 熟悉施工地形,联合调查线路
朔黄上行重车线75kg/m钢轨生产厂家分别来自攀钢、包钢和鞍钢,在厂内用闪光焊技术将25m短轨焊连成300～500m左右长轨条。每单元轨节有几对长轨条组成,最长达到2.5公里。首先对待换铺单元轨节进行资料汇总,对各专业将要面临的困难进行充分的估计,对线路技术状况进行交底。工务系统首先调查:该单元轨条全长范围内有无超厚垫板,探伤人员对线上焊焊缝进行质量复核;曲线的状况:包含小半径曲线数目及长度,曲线段轨距拉杆、地锚拉杆数量,有无防脱护轨,胶结绝缘接头位置等等。
电务部门:调查调谐区里程,电容器数量,胶结绝缘接头处电阻阻值是否达标,钢轨在调谐区的支护情况等。供电部门:换轨后对导高有无影响,接地线的连接情况,隧道内的照明问题等。车务主要是调停车过程中防溜及施工前提报计划等。
2.3 开好施工预备总结会
通过各专业的汇总,施工负责人首先做到心中有数,进而对各个问题拿出解决的方案。在施工预备会上,我们对所有可能遇到的困难进行充分的预想。并且施工过后及时总结,发现问题、解决问题。
3 换铺技术
3.1 换铺前准备
施工前一天,对准备换铺的单元轨节新轨进行线下串轨、拨轨,使其始点与新铺前一轨节的终点按焊联的位置相互搭接0.5m左右,钢轨拨到靠近轨枕头,高度不得侵入限界。新轨做好支护,防止胀轨。
按每间隔25m在新钢轨上做好垫入滑动大滚筒的标记,并散放到指定位置。按每隔300～500m左右股各设置一台75公斤轨型撞轨器,每台质量在300～350kg左右为宜,其具体位置可根据现场实际确定。
3.2 换轨车的选择
由于75kg/m钢轨刚度较大,小半径曲线钢轨轨头淬火,硬度增大,使其抗弯能力增强。在小半径曲线换轨时对小车产生较大的向心弹力,加上内外轨新轨入槽后长度发生变化,对换轨小车也产生较大的横向力。Ⅱ型换轨小车(分体式)由于自身结构缺陷,在多次换轨试验中,均无法通过半径R≤600m的曲线地段。使用Ⅲ型(郑州局生产)换轨小车和换轨新方法,顺利通过了R=400m的曲线及反向曲线地段,且走行速度基本达到2.0Km/h。故朔黄线采用Ⅲ型(郑州局生产)换轨小车。
3.3 气压焊接头(包括龙口锁定焊)
气压焊在整个无缝线路的施工过程中占据着很重要的位置,焊缝的好坏直接影响施工的进度,并且和今后的安全运营关系很大。
焊前用钢丝刷和液体四卤化碳清除距轨端30毫米范围内和压接机夹紧部位钢轨表面上的油污水锈等,然后对钢轨进行端面打磨,控制表面粗糙度。之后进行窜轨,窜轨前先把长轨条拨到大致顺直的位置,然后利用起道机、道链、拉轨器等工具窜动钢轨,把两根钢轨之间的距离调整到合适的焊接位置。
安装焊接设备,进行点火焊接。点火位置要离开焊缝附近,以免污染焊缝。点火时按照上道前室内试验选定的气体流量参数调整好氧气与乙炔的供给量,停3～4秒钟,用已点燃的焊炬(或割炬)点燃加热器。点火调整好火焰后,应将加热器迅速摇回焊缝,加热时间长短等因素通过现场来确定。加热器的摆动采用手工摆动,频率为50～80次/分。
采用气压焊焊接的钢轨,焊后必须进行正火处理。然后焊后打磨,一般用手砂轮机或专用钢轨打磨机打磨,主要对轨头的踏面、侧工作面、轨底平面、两轨角上侧面(30～40毫米范围内)进行打磨,具体要求是:
1、焊缝处不得凹下,高出相临轨面不得大于0.2毫米。
2、钢轨顶面用1米直尺测量,中间拱度不得超过0.5毫米。
3、轨头工作侧面用1米直尺测量,中间凸出或凹下不得超过0.5毫米。
4、轨底部分不许有凹陷,高出原轨不得大于1.5毫米。
按照探伤要求,分公司应和工程单位联合探伤,以轨底两角为重点,对焊缝进行全面超声波探伤,作好记录。发现内、外缺陷要及时向施工单位反映,以便采取补救措施。
3.4 小半径曲线换铺方法
列举原平分公司管内11#单元轨节为例,区间:朔黄线宁武西～龙宫上行,里程:K16+724～K18+272,全长1548米。曲线的状况:包含两条400米小半径曲线,曲线长度L=(968.7+354.13)米,曲线段共有609根轨距拉杆,86根地锚拉杆,K18+260处有30米的防脱护轨。 施工前一天,对准备换铺的单元轨节新轨进行线下串轨、拨轨,使其始点与新铺前一轨节的终点按焊联的位置相互实搭接0.5m,钢轨拨到靠近轨枕头,高度不得侵入限界。按每间隔25m在新钢轨上做好垫入滑动大滚筒的标记,并散放到指定位置。按每隔300～500m左右股各设置一台撞轨器,其具体位置可根据现场实际确定。施工过程中以下问题必须引起重视:
1、小半径曲线针对钢轨侧翻问题:①曲线里股放侧翻器;②防止旧轨摆向角过大影响换轨小车前进,采取每100米卸下夹板,并对新轨落槽后在不加力的情况下,戴上10米左右的扣件。
2、保证绝缘接头相错量不大于30mm,采用撞轨方式保持接头位置大致相同,并在接头范围内锁定线路至少30m以上。
3、由于现场轨温达不到设计锁定轨温,采用滚杠配合的拉伸方式,保证每间隔15根枕木放置一滚杠,保证拉伸均匀。
4、曲线地段每10根枕木放置竖向滚筒,便于扣件紧固及拉伸均匀,有效防止曲线地段“假拉伸”。
5、施工过程中单轨小车、机具防溜措施的制定与贯彻执行。
6、电务点内打眼预留时间及钻孔质量问题。
7、换轨小车在施工区间作业完毕,根据与车站距离,预留返回车站走行时间。
中铁一局在朔黄铁路原平分公司换铺无缝线路过程中,在国内率先成功的采用换轨小车铺设了400m的小半径曲线,并且保证了施工不延点。
3.5 拉伸量均匀的选择
朔黄线天窗时间随着季节的变化而改变,无缝线路施工作业中设计轨温基本高于现场轨温,为保证锁定轨温达到设计轨温,采用滚筒结合拉伸配合撞轨法。
换轨小车走行过程中,新轨落槽后每百米设置位移观测点,每间隔15根枕木放置滚筒,垫滚筒时需撤下胶垫并清理轨底杂物。待换轨小车走行至换铺终点,始终端记录现场轨温,及时通知施工负责人,由施工负责人计算拉伸量(包括每百米位移量和单元轨节全长位移量),拉伸量计算公式:△L=0.0118*L(t-△t)
△ L 全长范围内拉伸量,单位mm
L 单元轨节全长,单位米
t设计轨温(℃)
△t 落槽时始终端轨温平均值
每隔400m设置一台撞轨器,在拉伸时向终端方向配合撞轨。边拉伸边撞轨边观测撞轨点的钢轨位移量,根据位移量是否均匀及时协调各撞轨器的力度。拉伸到位后,拉伸器保压,上紧夹板,锁定终端50m扣件。通知责任人逐个检查百米钢轨位移量是否均匀,如果不均匀,继续用撞轨器撞轨调整直至均匀。
全面整正胶垫、撤除滚杠、调整好轨距和扣件、撤除竖向滚筒、锁定线路、复紧扣件、撤除拉伸器。
3.6 位移观测标记的粘贴
位移观测桩埋设完毕,检查观测桩质量及外观尺寸,不合格应及时通知施工单位进行处理,确保观测桩符合要求。明线和隧道观测桩为混凝土预制块,明线尺寸为200×200×600mm,隧道尺寸为200×200×300mm,在顶部浇铸260×130mm的“⊥”字定向杆。桥梁为钢轨桩,尺寸为43kg/m钢轨锯成厚40mm的钢轨头。
线路具备开通条件后,为便于掌握线路变化状态,位移观测小组成员及时粘贴位移标签,并且在第二天进行复测,保留原始资料。龙口地段位移观测桩为两相邻轨节共用,待两相邻单元轨节全部铺设完毕后,贴设位移标签。