铝电解多功能天车轨道改造的实践应用

2010-12-31闫玉霞

中国建筑金属结构 2010年9期

闫玉霞

中铝青海分公司一电解厂有两排长1000m，跨度21m的厂房，厂房内通长设置吊车梁，其上轨道型号为QU100，供12台自重52.5吨，载重12吨的电解多功能天车运行。轨道经过十五年的不间断使用，出现了吊车梁混凝土找平层脱落、裂缝严重，轨道伸缩缝间隙较大、接头错位、轨道压轨器损坏、轨道弯曲、预埋螺栓断裂、弯曲、橡胶垫板老化等现象，造成行车中双面啃轨严重，对生产造成影响、使维修费增高;列为重点改造项目。改造过程中对断裂螺栓进行了焊接，使用钢垫板代替了混凝土找平层，尝试将钢轨原压板接头改为无缝焊接接头，本文为在进行试验后所取得的经验，为同类工程提供借鉴。

一、概述

轨道改造前状况为：轨顶标高▽6750mm，由8-12m不同长度钢轨用夹板联结，轨道每50m设一个伸缩缝。钢梁与轨道间通过预埋件上焊接的螺栓联结，混凝土梁与轨道通过14个M24预埋螺栓固定。

二、原天车轨道破损原因分析

1.轨道总体状况

80%的轨道表面耐磨层脱落，最严重的磨损量达到8mm；出现压溃飞边现象，最大飞边6mm；轨道低凹420处，低凹深度最大处6mm；预埋螺栓断裂118根；压板变形移位185块；减震橡胶垫全部老化；大部分轨下找平层脱落；轨道跨距、标高、中心线均超标。

2.轨道的联结方式缺陷

原天车轨道长度不一，有8m、10m、12m三种规格，相邻两根轨道之间用夹板联结，轨道之间均存在5mm～8mm的缝隙，当天车轮跨越轨缝接头时，车轮冲击轨道端部，产生极大的的冲击力，导致轨道端部前后40～60㎜范围内压溃，逐渐形成大小不一的低凹，轨端的低凹又增加了多功能天车对轨道的冲击力，而轨道接头周围的螺栓出现断裂和弯曲，使轨道受力更加恶化，变形更加严重。

3.轨道伸缩缝的分布

每排厂房的单侧伸缩缝14处，而轨道每50m留有一个伸缩缝，共20个伸缩缝，未能与厂房的伸缩缝一一对应，在轨道温度应力和电解厂房伸缩产生的应力的双重作用下，造成轨道无序膨胀和收缩，相邻两个轨缝的间隙长短。

4.预埋螺栓断裂变形

5.轨道减震装置老化

三、轨道技术要求

中心线位置偏差≤±5㎜；

轨道顶面标高差≤±5㎜；

中心线间距离偏差≤±5㎜；

全长钢轨要有较好的稳定性、机械性能和耐磨性；轨道基础稳固，并易于维护和检修。

四、改造技术方案的确定

1.改造方案

天车轨道改造与生产同时进行，生产与施工交叉作业。依据公司轨道目前的现状，参照贵州、华鹭等分公司多功能天车轨道改造，并依据无缝铁路轨道的思路，以优化轨道的使用功能为目标，为保证安全施工，提出了垫钢板找平、断裂螺栓焊接、早强混凝土修补螺栓孔、无缝焊接轨道的改造新方案，并进行了充分的论证。

无缝焊接钢轨的特点

无缝焊接加长钢轨是一种新型的轨道形式，轨道之间的夹板联结取消，而采用标准长度的钢轨焊接成一根长轨道，使得轨道的接头大量减少，从而极大的减少接头产生的危害，减少了破损机会，也易于维护。

2.技术改造方案的设计

天车轨道涨缝的计算

（1）合理施工轨温计算

A.QU100钢轨最大自由伸缩量公式：ΔL=α×L× Δt

α—钢的线膨胀系数，亦即钢轨的单位自由伸缩量0.0118mm/m·℃；

L—钢轨长度为70m；

Δt—轨温变化度数为 68℃ （电解厂房夏季50℃；冬季－18℃）。

则如果以最高温或最低温安装轨道其最大线变化量为：

ΔL=α×L×Δt＝0.0118×70×68＝56.168mm

B.由于钢轨最大自由伸缩量可达56.168mm，所以要对无缝轨道的施工温度进行合理的安排，最大限度的减小其伸缩量，使其自由伸缩量的相当一部分不能实现。施工温度的高低，直接决定轨道承受温度应力的大小，因而直接决定轨道的稳定性。根据青海地区电解厂房内温度记载，电解厂房夏季最高50℃、冬季最低（非生产状态）－18℃，中间轨温：t＝（tmax+tmin）/2＝(50-18)/2＝16℃

即在此温度下安装轨道产生的温度变形最小，温度应力也最小。

C.考虑到在电解厂房内安装温度应力式无缝轨道，冬季因厂房不间断生产，最低温度不是很低，在生产正常的情况下，不会达到零下，主要的危险不是来自收缩，而是来自膨胀，所以把施工轨温定得比中间轨温略高一些，即把中间轨温作为施工轨温范围的下限，中间轨温加10℃作为施工轨温范围的上限，则

施工的轨温范围：16℃～26℃

（2）轨道焊接方式选择及相关试验

由于轨道改造与生产同时进行，且生产具有不间歇性，为节省费用并能实现现场焊接，轨道焊接方式采用电弧焊。

A.轨道焊接试验

由于焊接过程中受强磁场影响，会对焊接质量造成很大影响，为此，在现场制作一试验胎具，在强磁场下按附后消磁方案的方法进行消磁焊接，在198#槽前焊接完成后，将试件送质检部门检验，焊缝符合设计强度要求。

B.混凝土找平层试验

因天车运行需要，找平层无养护时间，为提高前期强度，按水泥用量的3%加早强剂，在施工前用两种配比在电解厂房内进行了试验。

在教学中，将把知识教育同价值观教育、能力教育结合起来，进一步注重课堂话语传播的有效性。作为职业技术学院，应提高人才培养层次，重点在于要求学生的职业素质和能力要求，即重视思想政治素质、公民道德素质、职业素质和身心健康素质等。

（3）轨道的测量

轨道的测量工作是改造工程的关键环节，测量质量的好坏，将直接影响改造工程的轨道施工质量。为提高通透性并减少天车运行产生的振动，首先要求多功能天车靠厂房东端或西端停放，将大部分的轨道空出，以便更加准确的布设控制点，厂房内净化系统全部运行，以提高厂房内可见度。

A.在三通道出铝端的轨道上设点，在该处架设经纬仪，利用土建与轨道对应关系，将轨道中心线投射在二、三、四通道的混凝土柱上，以备安装轨道使用轨道的中心线，再在二、四通道上架设经纬仪将该直线延伸到两端，将轨道中心线全部测设完毕。

B.通过出铝端轨道的中心线，用拉跨距的方法找出烟道端轨道的中心线，并在混凝土柱上做好永久性标志。

C.标高的测量同样从轨道的中间向两端测放，先在柱上测量放出▽6850mm，轨道的安装绝对标高为▽6750mm同原标高，以保证新旧轨道接茬处天车的正常运行。

（4）轨道垫铁找平

轨道安装前凿除原混凝土找平层，对混凝土吊车梁的表面进行清理、对混凝土与垫铁接触面进行研磨，研磨至平整，无凸凹后摆放好垫板，用水准仪检测垫板的标高，调整使其达到设计标高。

（5）混凝土找平层

轨道安装完后，用C30细石混凝土灌浆找平，以固定钢垫板、增加轨道与吊车梁的整体性。

五、几个技术难题的解决

1.预埋螺栓的断裂、弯曲的处理

原设计螺栓应该穿过预留孔，破坏后可以更换，但实际现场情况为预埋螺栓，破损螺栓无法更换，为解决这一问题，用空心钻孔机将断裂的预埋螺栓周围混凝土打掉，打混凝土孔有专人监控，避免破坏预应力主筋及箍筋，打到断裂位置下50mm左右，按断裂螺栓的长度，确定对接螺栓的加工长度。与断裂螺栓对接后，参考钢筋帮条焊的施工方法。