无砟轨道铺设无缝线路施工工法

2020年7月30日00:00:13来源:百度文库
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1.前言

客运专线无砟轨道铺设无缝线路是客运专线施工的最后一道工序,是客运专线联调联试乃至最后安全运营成败的关键。

近年来,随着铁路无砟轨道的高速发展,新工艺、新技术、新材料的应用使铁路建设形式趋于多样化,施工工艺趋于简单化、机械化,安全操作性强。中铁三局线桥分公司在新建铁路武汉至广州客运专线新韶关站工程施工中,大胆创新,运用“推送法”,突破既有线换铺无缝线路障碍,摒弃有砟轨道铺设无缝线路的约束,对其工艺进行科学地改进,经过在工程施工中的成功的实践,取得了良好的效果。达到国内领先水平,为今后无砟轨道铺设无缝线路积累了经验,在施工中具备推广应用价值,特编写此工法。

2.工法特点

2.1施工简便,安全操作性强。

2.2“推送法”一次铺设新建铁路无缝线路,机械施工效率提高,人工利用率降低,提高施工工效,缩短施工时间。

2.3保证无砟轨道的高稳定性、连续性和平顺性。

3.适用范围

适应于新建铁路无砟轨道铺设无缝线路。

4.工艺原理

4.1建设铺设无砟轨道无缝线路的铺轨基地,铺轨基地连接既有线与新建铁路线路,铺轨基地内建设有装卸、存储500m长轨条的主要工程生产线及配套设施,利用组装长轨运输车进行工程材料(厂焊500m长轨条)装卸、存储及运输。

4.2组装长轨运输车运输500m长轨条进入施工现场,利用专用无砟轨道长钢轨铺设机组,采用“推送法”一次性铺设新建铁路无缝线路。

4.3采用K922焊轨机对已铺设的长轨条进行焊接。

4.4采用“滚筒法”或“拉伸器滚筒法”两种方法对单元轨节进行放散锁定。

4.5对铺设好的轨道进行精调,达到联调联试验收标准。

5.施工工艺流程、施工方法及操作控制要点

5.1施工工艺流程
无砟轨道铺设无缝线路施工工法

施工工艺流程图

5.2关键工序工艺

5.2.1铺轨基地建设

铺轨基地是进行长钢轨铺设的总后方,是进行铺轨施工的基础,铺轨基地的生产力是铺轨工作的前提条件,是长钢轨等材料进场的中转站;铺轨基地内存放长钢轨的存轨台位建设质量是保证长钢轨存放中不变形、不损害的重点;铺轨基地内装、卸长钢轨的龙门吊是长钢轨运输的保证。

施工要点

1)选址  根据施工需要进行铺轨基地选址工作,尽量做到铺轨基地少占耕地,合理利用,保证生产。

2)与既有线接入的施工  根据既有线有关规定办理各项施工手续,按既有线要求进行接入的施工,保证施工安全,明确责任范围。

3)存轨场地建设:建设一条长钢轨运输装卸线;根据地基承载力及存轨数量建设长钢轨存储场地。施工现场的临时存轨基地不应超过10层,超过6个月的不应超过8层。存放台上的钢轨应及时安排铺设,避免钢轨发生严重锈蚀。未经防锈处理的最下层钢轨存放时间不宜超过6个月。

4)吊装  采用群吊的方法,钢轨吊点间距不大于16米,钢轨两端的吊点距轨端应不大于7米。每个吊点的额定起重量不宜小于3吨。吊运500米焊接长钢轨的起重设备应具备集中控制功能,实现同步升降、同步横移,吊运过程中应避免摔跌、撞击钢轨。

5)施工便线建设  施工便线是铺轨基地运输长钢轨进入施工现场的保证,施工便线坡度不大于20‰,线路曲线半径不得小于300m,线路按国家Ⅱ级铁路标准建设。

5.2.2长钢轨铺设

施工工序

机车推送铺轨列车进入施工现场,当钢轨推送车前轮轴距已铺钢轨前端7m时停车。长轨运输车对位停车打好铁鞋后,进行长轨铺设作业

㈠钢轨锁定车位于长轨运输车的中间。作业人员松开上层一对待拖拉钢轨的锁轨装置。(注:拖拉钢轨从钢轨中心距最接近1508mm的一对开始,再逐步向外成对拖拉钢轨,最后向内成对拖拉钢轨。下层钢轨照旧。)

㈡卷扬机拖拉钢轨

解锁钢轨的同时,摆开上层钢轨的挡轨装置。

开动卷扬机反转,把卷扬机钢丝绳从换向轮处牵引至离钢轨前端4米处安装钢轨夹具。(距离大于等于4米)

在钢轨头安装鱼头。

开动卷扬机正转,当钢轨前端穿过推送机构辊轮0.5米时,停止卷扬取下钢轨夹具和鱼头。

启动推送马达推送钢轨至钢轨前端离推送辊轮15米时停止推送。

在既有轨前端10米处放置枕木头。

在枕木头前放置第一对地面滚轮。

㈢牵引车牵引钢轨

将牵引车退至悬臂钢轨的前端,将钢轨前端穿人牵引车夹轨装置中,在其前后安装钢轨夹具,并打好斜铁。

启动牵引车牵引钢轨,5秒后启动推送装置推送钢轨。

在距离第一对地面滚轮10米的位置放置第二对地面滚轮,以此每隔10米(15个轨枕)放置一对地面滚轮。

当钢轨末端离过渡升降装置前端滚轮0.5米时停止牵引。

降下过渡装置,使过渡装置最低处略高于钢轨顶面,列车后退,直到钢轨落到枕木上。

用摇臂压机撤出枕木,缓慢将钢轨放置在地面滚轮上。

㈣对轨及落槽

利用牵引车倒退来对轨。

在牵引车后10米处放置枕木头。

拆除钢轨夹具,牵引车向前走行,使钢轨缓慢脱离钢轨落在枕木头上。

用摇臂压机撤出枕木。缓慢将钢轨落入槽中。

撤出地面滚轮,将钢轨落入槽中。

沿线收回地面滚轮,放置在小平车上。

用液压内燃扳手进行隔五紧一。

用方尺方钢轨,锯齐钢轨。

㈤重复第二项作业

5.2.3 K922焊机焊接长钢轨

工地单元轨采用K922移动式焊轨车组焊接,由轨道车推送进入现场,进行移动焊轨作业。进行焊接前必须按照验标要求对钢轨进行型式试验焊接,在焊接经国家有关部门检验合格后方可上线作业。

施工工艺

1)焊前准备

焊轨列车进入施工现场,将待焊长钢轨扣件松开,按10m间隔在轨下设置滚筒。做好焊轨前的准备工作。

2)除锈、焊机对位

采用手砂轮机打磨轨缝两侧的轨腰及轨端面,进行焊轨接头处除锈。焊机进行焊缝找位,用垫轨底方法使轨缝处形成规定的折线并对正轨端。

3)夹轨对正

通过夹紧钢夹对两待焊钢轨接头的水平和垂直方向进行调直,并调整垂向尖峰和工作边。夹紧力作用在钢轨中轴线上。

4)自动焊接

焊接含闪平、预热、闪光(烧化)和顶锻四个过程,由控制柜指挥焊机按焊接程序自动完成。

5)焊瘤推凸

焊接完毕后几秒钟,焊机的推凸装置自动将整个钢轨焊头周围的焊瘤剪平。

6)焊后粗磨

用角磨机对焊缝处轨顶面、工作面、轨底角表面进行粗打磨。

7)正火

采用小型正火设备对焊缝进行正火处理。

8)四向矫直

采用移动式四向矫直机对焊缝进行四个方向的校直,使焊缝在轨顶面和工作面的平顺度均满足要求。

9)焊后打磨

人工采用仿形磨对钢轨踏面及工作边进行最后打磨。

10)探伤

对打磨后的焊头进行探伤,不合格的锯掉重焊,保证焊头合格率100%。

11)外观检查

用1m直靠尺和塞尺对经探伤合格的焊头踏面、工作边及轨底进行检查,平直度必须符合要求。不符合要求的再进行修磨或锯掉重焊。

5.2.4线路放散锁定

㈠施工方法简介:

应力放散施工分两种施工方法。

第一种即现场实测轨温在设计锁定轨温允许范围之内,采用钢轨下加垫滚筒,单元轨节上安放撞轨器撞击钢轨或利用锤击敲打钢轨,使其达到零应力状态,然后拆除撞轨器、轨下滚筒迅速锁定线路的方法,即“滚筒法”。

第二种即实测轨温低于锁定轨温下限值时,钢轨下垫上滚筒,将要放散的单元轨节一端与已放散锁定的线路焊接,靠无缝线路提供反力,利用撞轨器撞击钢轨,使钢轨达到零应力状态,一端安装钢轨拉伸器,根据此时轨温计算出单元轨节的拉伸量,做好位移零点标记,再用拉轨器将单元轨节拉伸至计算出的拉伸量,各测点位移均达到计算位移量后拆除撞轨器、轨下滚筒迅速锁定线路,即“拉伸器滚筒法”。

对于区间线路将根据现场轨温灵活采用放散方法,对于道岔由于不易进行拉升,所以只能选择滚筒放散法,即道岔放散必须在设计锁定轨温范围内进行。

滚筒放散法工艺流程:

正线

施工准备—拆除扣配件—垫滚筒—撞轨—钢轨反弹—观测轨温-拆滚筒—上扣件(隔二上一)—上完所有扣件—作位移观测标记—单元轨节始端的锁定焊接

道岔

施工准备—拆除扣配件(弹条、轨距块、销钉)—将基本轨从滑床板卡槽取出—垫滚筒—测轨温—钢轨反弹—拆滚筒—先上尖轨扣件—再上基本轨扣件—作位移观测标记—先道岔内部锁定焊接—后道岔外部锁定焊接

拉伸器滚筒法工艺流程:

施工准备—拆除扣配件—垫滚筒—安装撞轨器—安装拉伸器预拉伸敲击使钢轨处于自由伸缩状态—每隔150米设1个临时观测点标记—测轨温计算各点拉伸量—拉伸并用撞轨器撞击、观测各点位移量—各点位移达到放散要求后拆滚筒—上扣件(隔二上一)—上完所有扣件—作位移观测标记—单元轨节始端的锁定焊接

㈡施工步骤

1、按施工进度,施工人员及机具进入施工现场,拆除已铺设单元轨节扣件,将锁紧弹条取下(锁定时安装弹条绝缘弹垫)。

2、用起道机打起钢轨或撬棍翘起钢轨,每隔15~16个枕木空垫放一个滚筒(垫放于枕木空中间),保证钢轨目视平顺,可以自由伸缩。检查轨下橡胶垫板有无破损及其上有无石屑。有破损及时更换,有杂物及时清理,确保锁定后轨道质量。

3、用拉轨器拉长钢轨使得待放散长钢轨与上一放散结束的长钢轨间龙口在接触焊要求的范围内(25mm±2要考虑焊前端部打磨量)。

4、将待放散的长钢轨与已放散长钢轨用K922焊机进行焊接,并打磨探伤合格。

5、安装装轨器放散零应力:采用两台撞轨器同时撞击协助放散,直至钢轨伸长出现反弹现象,即判定钢轨达到零应力状态(单位轨节中间一台撞轨器,单元轨节尾部一台撞轨器)。

6、技术人员测量单元轨节始、末端轨温,取其平均值做为单元轨节的轨温,此时实测轨温在设计锁定轨温允许范围之内时,立即拆除撞轨器、轨下滚筒迅速锁定线路。

7、左右股温差不超过3℃时,重复1~6步完成放散锁定工作。

8、继续1~5步进行下一单元轨节放散锁定。

9、技术人员测量单元轨节始、末端轨温,取其平均值做为单元轨节的轨温,此时实测轨温低于锁定轨温下限值时,技术人员根据锁定轨温计算钢轨拉伸量,钢轨尾端安装拉伸器,准备拉伸钢轨。

9、长钢轨处于自由状态时,按每隔150米设置1个临时位移观测点,临时观测点可标于砼枕上易于观测的地方,各点固定人员进行位移观测。

10、拉伸钢轨至要求拉伸量,同时撞击钢轨,位移观测人员观测各点达到要求放散位移后即停止撞击,拉伸器保压,取出滚筒,先按隔二上一安装扣件锁定线路。

11、补齐扣件,卸下拉轨器,标记位移观测“零”点。

12、单轨放散锁定完成后,重复9~10步完成此单元轨节的放散工作。

5.2.5线路精调

线路精调分无砟轨道静调和无砟高速精调两个部分。

无砟轨道轨道静调分为静态精调和动态精调。静态精调根据轨道静态测量数据对道岔轨道进行全面、系统地调整,将道岔轨道几何尺寸调整到允许范围内,对轨道线型进行优化调整,合理控制轨距、水平、轨向、高低等变化率,使轨道静态精度满足高速行车条件。动态调整是在联调联试期间根据轨道动态检测情况对道岔轨道局部缺陷进行修复,使轨道满足高速行车的舒适度要求。

静态精调前亦首先要对CPⅢ控制网经过复测,然后进行和轨道调整,根据采集的数据利用道岔精调件调整道岔各部尺寸, 使其达到静态验收要求。

无砟轨道高速道岔的精调同无砟轨道一样也分为静态精调和动态精调。静态精调根据轨道静态测量数据对道岔轨道进行全面、系统地调整,将道岔轨道几何尺寸调整到允许范围内,对轨道线型进行优化调整,合理控制轨距、水平、轨向、高低等变化率,使轨道静态精度满足高速行车条件。动态调整是在联调联试期间根据轨道动态检测情况对道岔轨道局部缺陷进行修复,使轨道满足高速行车的舒适度要求。

无砟高速道岔除了相对于无砟轨道轨距、水平、轨向、高低等的线路静态精调和动态精调外,无砟高速道岔必须对其特有的道岔转换设备进行精调,根据设计值调节18#道岔及50#道岔尖轨开口动程,对转辙器区的锁闭装置进行精调,对辙叉区的锁闭装置进行精调,安装连接下拉来装置并进行功能测试,调节拉杆和检查杆,调整转辙机高度,保证作用杆没有应力,校准密贴检查器线型,调整密贴检查器,调整转辙器,4mm/5mm测试,这些工作需要信号系统的配合,最后道岔进行功能测试(道岔的功能和行车安全性)。

高速道岔静态精调前亦首先要对CPⅢ控制网经过复测,然后进行和轨道调整,根据采集的数据利用道岔精调件调整道岔各部尺寸, 使其达到静态验收要求。

高速道岔动态调整就是根据收集的高速轨检车动态检测数据,拿到动态检查波形图后对照道岔里程,准确找到病害位置。根据检测设备提供的超限类型,对应波形图,指导现场进行病害调整处理。使高速道岔达到运营的要求。

高速道岔转换设备的精调是道岔精调成败的关键,需要道岔施工涉及单位:工务、电务、信号等配合共同进行,配备专业工具进行静调,使道岔功能和行车安全性达到运营要求。

6.主要机具设备(见表1)

表1  主要机具设备表

序号 名称 规格型号 产地 单位 数量 备注
1 长轨铺轨机组 CGP-500 2
2 长轨运输车 TLDK型 3
3 内燃机车 东风4 6
4 重型轨道车 秦岭600 宝鸡 1
5 轨道车 秦岭240 宝鸡 2
6 普通平板车 N17 10
7 移动焊机 K922 加拿大 4
8 推瘤机 EGH2 锦州 4
9 对正架 CR61 法国 4
10 拉轨器 70t 沈阳 4
11 锯轨机 NQG-5 北京 4
12 电动打磨机 MNG-4 北京 4
13 柴油发电机组 120GFT 1
14 变压器 315KVA 1
15 固定龙门吊 3T 64
16 轨温表 4
17 对讲机 GP2000 天津 30

7.劳动组织(见表2)

表2  劳动组织表

序号 工种名称 数量 备      注
1 运输人员 16 每组
2 铺轨人员 40 每组
3 焊接人员 24 每组
4 装吊工 18 每组
5 放散、锁定 60 每组
6 其他 10 司机、电工等
合    计 168

8.质量措施

8.1  长钢轨铺设

铺轨后线路大方向远视顺直,曲线圆顺,无反弯或鹅头,无反超高,严格检查铺轨后线路几何尺寸。

轨道中心线与线路中心线一致,长轨接头相错量不大于100mm。每日铺轨轨温、接头相错量、锯轨情况、到达里程,及时记录并反馈给铺轨基地,以便及时调整轨料数量,为线路放散锁定提供依据和形成完整的“配轨表(单元轨节)”。

8.2工地焊接单元轨

工地单元轨焊接采用移动接触焊。焊接时严格执行工艺参数;在钢轨对正前除锈彻底,保证焊机电极与钢轨之间有良好的接触面;焊接时保证电压稳定;焊后正火严格控制正火温度;四向校直及焊后精磨的平直度符合要求;对每个焊头均进行探伤和外观检验,不合格的进行处理。

8.3放散锁定

应力放散时,单元轨节在滚筒上要顺直,无明显“塌腰”;滚筒在使用前逐个进行检查、涂油,保证转动灵活,无不转、转动不灵活现象;撞轨器配合放散时确认钢轨伸缩出现反弹(达到零应力),并确认临时位移观测标记处的伸缩量呈线性变化;锁定时,靠近钢轨拉伸器的一组逐个安装弹条,其它组先隔5根轨枕上一对扣件,然后分别按间隔2根轨枕、间隔1根轨枕补上扣件。

上扣件人员步调一致、紧张有序,在短时间内迅速完成安装,确保线路放散锁定质量。

9.安全措施

(1)建立健全施工组织机构,建立健全岗位责任制和安全、质量、职业健康、环境保证体系,规范管理制度,按专业配备精干高效的管理队伍、技术干部队伍和施工作业队伍。

(2)按照安全管理组织机构配备本项目安全管理的各级机构或部门工作人员,明确其安全工作职责范围,将施工经验丰富、安全意识强的人员充实到安全管理的各级机构和部门,项目经理是安全管理者,以确保安全管理工作的领导权威。

(3)制定严格的安全管理制度和措施,定期分析安全生产形势,研究解决施工中存在的问题,建立健全各级安全责任制,责任落实到人。充分发挥各级专职安检人员的检查和监督作用,及时发现和排除安全隐患。

(4)安全教育经常化、制度化,对特种作业人员经培训合格后持证上岗;对新员工进行安全教育和培训;通过安全竞赛、现场安全标语、图片等宣传形式,增强全员安全生产意识和自觉性,注意安全、珍惜生命,把安全生产工作落到实处。

(5)每月一次分层次开展安全检查评比活动,并进行通报,奖优罚劣。对检查中发现的安全隐患下达整改通知,限期整改。

(6)对铺轨施工方案进行安全性分析,确定危险源,制定安全保证措施和应急预案,并付诸实施。

(7)对长轨施工中存在的高空吊装、现场铺设等关键工序,认真做好安全交底,并付诸实施。

(8)对应用到施工过程中的吊装设备,使用前进行吊重试验,合格后方可进入施工。

(9)雨天施工安全措施

雨天施工时,对施工场地、材料堆放、运输道路及设备的防洪、防雨、排涝等设施进行全面详细检查,对不安全隐患,立即进行处理。

经常同气象部门取得联系,及时掌握天气变化,做好防范工作。遇雷电暴雨时,立即切断施工用电。

现场施工用高低压设备及线路按规范要求安装和架设,不使用破损或绝缘性能不良的电线,所有电线作到不随意布设,所有电闸箱有门有锁并加设防雨罩、设危险标志。

将工作面的泥浆清除干净,以防滑倒。

切实加强雨天施工安全工作,认真执行《铁路实施中华人民共和国防汛条例》细则,落实防洪措施。施工中保持排水系统的畅通,对可能影响设施设备稳定的任何作业,有足够可靠的安全防护措施,防患于未然。

(10)夜间施工安全措施

夜间施工要配备充足的照明设备,夜间施工前检查好各种机具设备、车辆的状况,做好夜间施工的准备工作,保证在夜间施工时不出故障。

在车辆行走的危险地段,要派专人指挥,保证夜间行车安全。施工现场要有专业人员指挥、负责,确保各种作业规范化。调整好昼夜施工的人员。

10.环境保护措施

10.1水环境保护措施

10.1.1施工废水按有关要求处理,不得直接排入河流。

10.1.2 施工废油,采取隔油池等有效措施加以处理,不得超标排放。

10.1.3 对工人进行环保教育,不得随地乱扔垃圾。

10.1.4 对于施工中废弃的零碎配件,边角料、水泥袋、包装箱等及时收集清理并搞好现场卫生,以保护自然与景观不受破坏。

10.2 降低噪音措施

10.2.1 对使用的工程机械安装消声器,降低噪音。

10.2.2 在比较固定的机械设备附近设置临时隔音屏障,减少噪音传播。

10.2.3 适当控制噪音叠加,尽量避免噪音机械集中作业。

11.经济和社会效益分析

11.1经济效益

无砟轨道“推送法”铺设无缝线路与之前无论是既有线换铺无缝线路或有砟轨道铺设无缝线路,人力资源的利用都大大减少,机械利用率大为提高,节约大量的劳动力资源,无砟轨道铺设无缝线路日进度与有砟轨道相比日进度是其的3~5倍,效率显著,在经济社会快速发展的情况下,资源紧缺问题将越来越突出,工程建设中的征地拆迁费用、原材料价格、人工成本将越来越高,这是不可逆转的趋势。因此,早日完成铺轨工作将实现无形中节约了成本,为企业创造了利润。

11.2社会效益

采用“推送法”铺设新建铁路无砟轨道无缝线路,提高了工作效率,为早日完成铁路建设,提前完成工期创造了条件,为以后的施工积累了经验,为缓解铁路客运做出贡献,为构建和谐社会创造物质保证。

12.工程实例

新建铁路武汉至广州客运专线湘粤省界至花都段铺轨工程由中铁三局集团有限公司武广客运专线轨道工程第Ⅲ标段项目经理部施工,全长492.539铺轨公里,于2009年3月12日正式开工,至2009年7月26日已铺轨492公里。经施工单位精心组织施工,设计单位(铁四院)、咨询(海特坎普)、监控单位(华南监理联合体)现场评验,达到设计标准。

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