人工铺短轨现场焊接长轨无缝线路施工技术

中铁二十局集团有限公司 陕西 西安 710016

1 前言

纳卡拉走廊铁路起点位于莫桑比克内陆城市Moatize的巴西淡水河谷(VALE)公司莫阿提泽煤矿枢纽站,终点在莫桑比克东部港口城市纳卡拉港口,是淡水河谷公司莫阿提泽煤矿重要的煤矿运输铁路,线路全长914km,采用有砟无缝线路,设计时速80km/h,钢轨为18m和12m长的UIC60kg/m钢轨,轨枕类型为P2混凝土枕,紧固件为e型弹条,轨距1067mm。

中铁二十局主要施工内容为第1、第6-7、第8-9合同段轨道工程,其中第1标段铺轨采用人工铺短轨,轨道式移动闪光焊;第6-7标段、第8-9标段采用现场固定焊,利用装载机拖放240m长轨后直铺长轨方案。2标段由南非AVENG公司施工,采用车载移动闪光焊短轨,直铺长轨方案。各标段铺轨方式的不同主要在于短轨焊接方式、轨排铺设方式、道砟铺设顺序,而后期的大机整形、放散锁定、线路精调等工序大同小异。

本方案对车载移动闪光焊短轨铺设无缝线路技术的探讨,相比轨道移动闪光焊,车载移动闪光焊短轨铺设无缝线路,有以下优点:

(1)在平坦的路基上采用车载焊轨机进行短轨焊接,能减少焊轨高低头质量通病。

(2)车载焊轨机可直接在路基上行驶,机动灵活,不占用轨道施工,可以多点作业,极大的提高了焊轨效率。

(3)焊轨在路基完成后开展,工作前置,避免与轨排运输、上砟整道等作业的交叉干扰,提高铺轨效率,缩短铺轨工期。

(4)无需长轨运输和铺设设备,无需投入焊轨场地,施工机械投入少,施工成本优势明显。

本施工方法相比机械铺轨的缺点是:

(1)采用人工铺轨,人工使用量大,对于人工费高的国家地区,无成本优势。

(2)露天作业,易受天气影响。

2 施工工艺流程

本方案需要根据路基设计分两种情况:一种为单面坡路床设计,另一种为人字坡面路床设计。

2.1 单面坡路床 当路床设计为单面坡时,无缝线路铺轨工艺流程图如图1所示。

图1 单面坡路床设计的无缝线路施工流程图

2.2 人字坡路床 当路床设计为双面坡时,无缝线路铺轨流程图如图2:

图2 双面坡路床设计的无缝线路施工流程图

3 施工工艺

3.1 铺轨前的施工准备:

3.1.1 场地准备 在路基施工完成移交后,修建施工便道及通向路基上的施工马道。确保短轨、道砟和轨枕运输车辆能到达路基上。

3.1.2 物资准备 在已移交的路基上备料。短轨和轨枕用汽车平板车运输至路基上,用白灰标出每车的卸车位置。钢轨采用16t吊车配置钢轨吊装工装卸车并堆码在路床一侧,短钢轨堆码高度不宜超过四层;轨枕采用滑叉装载机卸车在路床一侧,使用方木条垫于轨枕下,若轨枕为非P2型混凝土枕,例如中国XII型混凝土轨枕,则需要出厂前锚固好,再堆码运输至现场。

3.1.3 设备准备 根据施工进度计划,计算运输轨枕、钢轨和道砟的汽车平板车和自卸车数量,每个装卸车工作面准备滑叉装载机、吊车,装载机等,并根据钢轨和轨枕规格,加工吊装工装,向焊轨机厂家提供钢轨图纸,以便设计焊机夹具和推凸刀具等。

3.1.4 人员准备 人员准备包括材料装车、运输、卸车人员,物资采购人员,施工技术人员,工序作业人员,设备维修人员和安全质量管理人员。

3.1.5 技术准备 编制铺轨施工方案,细化物资设备供应计划,劳动力需求计划。完成工序作业指导书和技术交底。

3.2 单面坡铺轨工艺 本方案在单面坡路床上实施更为合适,先铺轨后铺设道砟,铺轨工作效率高,但后期通过轨道设备补砟工作量大。

3.2.1 分散短轨 人工拆除钢轨紧固装置,使用2m长的铁链连接钢轨与装载机。装载机与铁链采用U型环连接,钢轨与铁链采用卡轨器连接。装载机每次拖拉两根短轨,到达指定位置后人工配合0.3方小挖机配置夹轨钳将钢轨分布至路床两侧。

3.2.2 移动闪光焊短轨焊接 当短轨分布就位后,即可开展焊轨工作。焊轨设备采用车载式移动闪光焊机,焊轨前,人工抬起短轨,在钢轨下部每隔3m放置一个滚筒,使得钢轨悬空并保持平顺。使用棒砂轮机对钢轨两端的轨腰,端面进行除锈打磨,除锈长度应符合焊机和规范要求。焊机移动就位后,加持钢轨调整好轨头平整度,启动焊轨程序,完成焊接推瘤,焊机移至另一侧焊点。

目测焊口情况并使用1m钢直尺测量平直度。待轨温降低后使用仿形打磨机对焊缝进行初打磨,再此测量平直度,当焊缝温度降至400℃以下后,对焊缝进行正火处理[1]。最后通过钢轨超声探伤仪检测焊缝。焊缝通过检测后,在距焊缝2～3m处标记临时焊码[2],若无法通过,锯掉重新焊接。18m定尺短钢轨宜焊接成486m的长轨,然后使用小挖机将长轨条移至路床边上,便于轨枕卸车。钢轨焊接施工工艺流程图3所示。

图3 钢轨焊接工艺流程图

3.2.3 分散轨枕 先用白灰将轨枕边线位置标示在路基上,使用挖机装配散枕架将边坡上堆码好的轨枕按照设计轨枕间距初步放好,然后人工使用撬棍将轨枕位置进行精调整,在承轨槽内放置好轨底胶垫。

3.2.4 钢轨落槽紧固 考虑到路基边坡宽度,使用40马力的小型挖机配置钢轨夹具,将长钢轨由已完成钢轨铺设的一端吊起,人工配合缓慢落入轨枕承轨槽,从一端向另一端顺过去。若遇到钢轨过长弯曲堆积,则使用装载机稍作牵引。两根长钢轨均完全落槽后,从已完成铺设端按照轨枕间距,在一侧轨面上用石笔标识出轨枕位置,用方尺测量,标出另一根钢轨上轨枕位置。

人工使用撬棍将轨枕调整至准确位置。已完成轨枕精调后,人工将紧固弹跳或螺栓及配件安装上固定好长轨。

3.2.5 铺设道砟 使用重型轨道车牵引风动卸渣车进行补砟,重轨车可选用450马力的,一次可牵引4辆K13型风动卸砟车[3],具体数量需根据现场坡度确定。利用现场条件,多设存砟场和上砟台,以减少补砟运输距离。

起拨道、后期单元焊及应力放散等工序与其他铺轨方案无异,不在详述。

3.3 双面坡路床铺轨工艺 双面坡路床因轨枕铺设位置位于双面坡变坡点,若先铺枕,则会造成轨枕位置难以调整、长轨难度入槽等问题,因此与单面坡在短轨焊接完成后的施工顺序上有所不同。

在短轨焊接完成后,采用自卸汽车将道砟根据计算距离卸车在路床上,使用平地机摊平,并使用压路机压实,然后进行分布轨枕、安装长轨等作业,后续工序与单面坡施工顺序相同,不再赘述。

4 结语

本铺轨技术是结合海外项目实践经验而总结的直铺短轨的无缝线路施工方法,抛开国内常用的采用大型轨道设备铺轨的思路,采用车载式移动闪光焊接在路基上完成短轨焊接,相比机械铺轨,设备投入少,成本优势明显。想要在竞争白热化的非洲铁路市场拿下项目,不但需要在投标前了解市场,准确测算成本,更需要不断探索实用适用的铺轨技术。