氣壓焊在地鐵軌道無縫線路維護中的應用

李浩

摘 要：目前城市地鐵建設完成后投入運營，受地鐵列車運營輪軌作用力的影響，曲線地段鋼軌出現不同程度的側磨和波磨，一旦鋼軌磨耗值超限將直接影響行車安全，為確保地鐵運營安全，需對磨耗鋼軌進行更換。文章介紹了在地鐵無縫線路維護保養中換軌施工方法，為后續合理組織換軌，安全、質量、進度滿足運營要求，提供借鑒。

關鍵詞：既有線；無縫線路維護保養；曲線換軌；氣壓焊；施工組織及方法

1 概述

1.1 工程概況

上海軌道交通3號線中潭路站～上海火車站區間，里程范圍DK14+720～DK15+120，線路長度為400m，本段為高架線。其線路縱坡0‰-21.7‰，平面曲線半徑400m。經過長期的地鐵列車運營輪軌作用力的影響，曲線地段鋼軌出現不同程度的側磨和波磨，鋼軌磨耗值超限，影響行車安全，為確保地鐵運營安全，需對磨耗鋼軌進行更換。本工程為既有線施工，運營結束后方可進入現場施工，時間為00：30-03：30。

1.2 方案比選

上述需換軌曲線地段為高架線，且為既有線，施工場地狹小，施工點較短（約3h），不宜選用閃光接觸焊。鋁熱焊強度低、質量欠穩定，斷頭率高，綜合性能差。而氣壓焊施工時間短、頂鍛燒損較少約（3cm），質量較鋁熱焊穩定。經過多方研究、討論，采用氣壓焊進行施工。

2 氣壓焊原理

氣壓焊的熱源多采用氧-乙炔火焰。其焊接原理是：將被焊金屬構件的焊接端加熱到熔化狀態或塑性狀態時，在頂鍛力的作用下，相互焊接的金屬端面的熔體或塑體的原子之間，相互擴散滲透再結晶，在2個相互焊接的金屬面之間，形成新的結晶，使兩金屬構件融結成一體。

3 具體施工方案

3.1 施工工藝

氣壓焊施工工藝詳見下圖：

氣壓焊施工工藝流程圖

3.2 施工準備

3.2.1 人員準備

結合既有線施工特點，確定本工程現場管理班子及施工人員，建立本工程實際需要的項目管理體系，負責本工程施工現場的組織管理。

（1） 氣壓焊施工人員配置表（見表1）

（2）長軌換鋪人員配置表（見表2）

3.2.2 技術準備

鋼軌焊接型式試驗

接觸焊機在正式焊接前，首先調整焊機的焊接工藝參數，在適合工藝參數下焊出焊頭進行型式檢驗。

型式檢驗通過后再進行大規模焊接。型式檢驗按 《鋼軌焊接接頭技術條件》（TB/T1632-91）中的規定進行，其檢查項目包括十項指標，其中任何一項不合格即不能通過。

3.2.3 材料機械設備準備

根據本工程工期質量要求及實物工程量，合理配備施工機械、施工機具及周轉材料。機械設備配置詳見表3。

表3 機械設備配置表

3.3 鋼軌線下焊接方案

用軌道車運送25m鋼軌至中潭路換鋪段，采用小型氣壓焊設備對25m鋼軌進行線下焊接，小型氣壓焊設備由人工倒運至站臺層，在施工點批復后，用平板車推送至施工作業面進行焊接施工。兩兩焊接后再焊接下一根鋼軌最終形成長軌。

（1）焊接鋼軌的加固：采取適當的加固措施，避免鋼軌在對接、對正以及焊接的過程中發生移動。

（2）鋼軌端頭的準備：仔細檢查鋼軌端頭，并做好焊接前的清理、打磨工作，達到氣壓焊所應具備的條件，必要時可鋸軌打磨。

（3）鋼軌端頭對正：正確做好軌端的間隙設定，垂直對正和水平對正，并消除鋼軌端頭間的小量傾斜；這一步的工作至關重要，如若其中任何一個工作沒有做好，將直接導致焊接的失敗。

（4）安放氣壓焊設備，此步驟一定要檢查氣壓焊設備是否固定好。并將燃氣與冷卻設備連接好備用。

（5）安放推凸裝置。

（6）點火焊接：焊接時隨時調節氧氣與乙炔氣，并來回移動加熱器，由由經驗的焊接人員看時間及焊接火候。

（7）加熱頂鍛：采用全長淬火軌鋪設無縫線路時，在現場焊接的接頭被退火，機械性能低于原淬火軌。使用加熱器、淬火冷卻裝置和氣體流量控制箱組成的小型便攜式熱處焊接完成后立即用燃氣加熱加熱時間：5分鐘左右 冷卻水量和冷卻時間：冷卻水量為0.4m3/h，冷卻時間為25秒左右。

（8）推瘤：使用推瘤機推瘤并除掉余燼。

（9）正火：鋼軌焊接接頭進行焊后處理。熱處理采用（氧+乙炔）火焰正火。當鋼軌焊接頭溫度降至500℃以下時開始火焰正火。加熱器沿焊接頭縱向擺動量7～10cm，軌頭加熱的表面溫度一般不超過950℃，軌底角加熱的表面溫度不低于830℃，鋼軌表面正火加熱溫度采用光電測溫儀，做好正火記錄。

（10）打磨：推瘤后立即進行打磨，使其接近鋼軌，打磨接頭的軌內、軌外面。

3.4 長鋼軌更換方案

對更換鋼軌的兩個端頭做好標記，以便鋸軌。同時人工用電動扳手進行扣件的拆卸；人工用撬棍將既有線舊軌向線路兩側撥出；將新軌撥進落槽；上扣件、進行焊接施工（焊接同線下焊接）；線路整理、清理施工現場；施工完畢。

更換長軌具體詳細施工安排見“長軌換鋪施工計劃表”

4 結束語

根據以往運營維護的經驗，由于列車輪對的作用力影響，曲線地段鋼軌在一定時間內需進行鋼軌更換，以保證運營的安全。而我國依據氣壓焊原理研制成功了小型化輕便型的氣壓焊機，即小型移動式氣壓焊機，由于其具有設備簡單、體型小、重量輕、移動操作方便等特點，通過在上海軌道交通3號線中潭路站～上海火車站區間曲線地段換軌施工中的實踐與應用，在地鐵線路運營后的維護保養中用氣壓焊設備進行鋼軌焊接，施工成本低，生產效率高，焊接質量容易控制。此項施工技術已經得到了充分的肯定和證實，對目前國內正在興建的高速鐵路及客運專線無縫線路施工提供了良好的技術儲備。

參考文獻

[1]鋼軌焊接第1部分：通用技術條件，TB/T 1632.1-2005.

[2]鋼軌焊接第4部分：氣壓焊，TB/T 1632.4-2005.

[3]無縫線路鋪設及養護維修方法，TB/T 2098-2007.