中鐵二十局集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710016

1 前言

納卡拉走廊鐵路起點(diǎn)位于莫桑比克內(nèi)陸城市Moatize的巴西淡水河谷(VALE)公司莫阿提澤煤礦樞紐站,終點(diǎn)在莫桑比克東部港口城市納卡拉港口,是淡水河谷公司莫阿提澤煤礦重要的煤礦運(yùn)輸鐵路,線路全長(zhǎng)914km,采用有砟無(wú)縫線路,設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h,鋼軌為18m和12m長(zhǎng)的UIC60kg/m鋼軌,軌枕類型為P2混凝土枕,緊固件為e型彈條,軌距1067mm。

中鐵二十局主要施工內(nèi)容為第1、第6-7、第8-9合同段軌道工程,其中第1標(biāo)段鋪軌采用人工鋪短軌,軌道式移動(dòng)閃光焊;第6-7標(biāo)段、第8-9標(biāo)段采用現(xiàn)場(chǎng)固定焊,利用裝載機(jī)拖放240m長(zhǎng)軌后直鋪長(zhǎng)軌方案。2標(biāo)段由南非AVENG公司施工,采用車載移動(dòng)閃光焊短軌,直鋪長(zhǎng)軌方案。各標(biāo)段鋪軌方式的不同主要在于短軌焊接方式、軌排鋪設(shè)方式、道砟鋪設(shè)順序,而后期的大機(jī)整形、放散鎖定、線路精調(diào)等工序大同小異。

本方案對(duì)車載移動(dòng)閃光焊短軌鋪設(shè)無(wú)縫線路技術(shù)的探討,相比軌道移動(dòng)閃光焊,車載移動(dòng)閃光焊短軌鋪設(shè)無(wú)縫線路,有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)在平坦的路基上采用車載焊軌機(jī)進(jìn)行短軌焊接,能減少焊軌高低頭質(zhì)量通病。

(2)車載焊軌機(jī)可直接在路基上行駛,機(jī)動(dòng)靈活,不占用軌道施工,可以多點(diǎn)作業(yè),極大的提高了焊軌效率。

(3)焊軌在路基完成后開展,工作前置,避免與軌排運(yùn)輸、上砟整道等作業(yè)的交叉干擾,提高鋪軌效率,縮短鋪軌工期。

(4)無(wú)需長(zhǎng)軌運(yùn)輸和鋪設(shè)設(shè)備,無(wú)需投入焊軌場(chǎng)地,施工機(jī)械投入少,施工成本優(yōu)勢(shì)明顯。

本施工方法相比機(jī)械鋪軌的缺點(diǎn)是:

(1)采用人工鋪軌,人工使用量大,對(duì)于人工費(fèi)高的國(guó)家地區(qū),無(wú)成本優(yōu)勢(shì)。

(2)露天作業(yè),易受天氣影響。

2 施工工藝流程

本方案需要根據(jù)路基設(shè)計(jì)分兩種情況:一種為單面坡路床設(shè)計(jì),另一種為人字坡面路床設(shè)計(jì)。

2.1 單面坡路床 當(dāng)路床設(shè)計(jì)為單面坡時(shí),無(wú)縫線路鋪軌工藝流程圖如圖1所示。

圖1 單面坡路床設(shè)計(jì)的無(wú)縫線路施工流程圖

2.2 人字坡路床 當(dāng)路床設(shè)計(jì)為雙面坡時(shí),無(wú)縫線路鋪軌流程圖如圖2:

圖2 雙面坡路床設(shè)計(jì)的無(wú)縫線路施工流程圖

3 施工工藝

3.1 鋪軌前的施工準(zhǔn)備:

3.1.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備 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馬道。確保短軌、道砟和軌枕運(yùn)輸車輛能到達(dá)路基上。

3.1.2 物資準(zhǔn)備 在已移交的路基上備料。短軌和軌枕用汽車平板車運(yùn)輸至路基上,用白灰標(biāo)出每車的卸車位置。鋼軌采用16t吊車配置鋼軌吊裝工裝卸車并堆碼在路床一側(cè),短鋼軌堆碼高度不宜超過(guò)四層;軌枕采用滑叉裝載機(jī)卸車在路床一側(cè),使用方木條墊于軌枕下,若軌枕為非P2型混凝土枕,例如中國(guó)XII型混凝土軌枕,則需要出廠前錨固好,再堆碼運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

3.1.3 設(shè)備準(zhǔn)備 根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃,計(jì)算運(yùn)輸軌枕、鋼軌和道砟的汽車平板車和自卸車數(shù)量,每個(gè)裝卸車工作面準(zhǔn)備滑叉裝載機(jī)、吊車,裝載機(jī)等,并根據(jù)鋼軌和軌枕規(guī)格,加工吊裝工裝,向焊軌機(jī)廠家提供鋼軌圖紙,以便設(shè)計(jì)焊機(jī)夾具和推凸刀具等。

3.1.4 人員準(zhǔn)備 人員準(zhǔn)備包括材料裝車、運(yùn)輸、卸車人員,物資采購(gòu)人員,施工技術(shù)人員,工序作業(yè)人員,設(shè)備維修人員和安全質(zhì)量管理人員。

3.1.5 技術(shù)準(zhǔn)備 編制鋪軌施工方案,細(xì)化物資設(shè)備供應(yīng)計(jì)劃,勞動(dòng)力需求計(jì)劃。完成工序作業(yè)指導(dǎo)書和技術(shù)交底。

3.2 單面坡鋪軌工藝 本方案在單面坡路床上實(shí)施更為合適,先鋪軌后鋪設(shè)道砟,鋪軌工作效率高,但后期通過(guò)軌道設(shè)備補(bǔ)砟工作量大。

3.2.1 分散短軌 人工拆除鋼軌緊固裝置,使用2m長(zhǎng)的鐵鏈連接鋼軌與裝載機(jī)。裝載機(jī)與鐵鏈采用U型環(huán)連接,鋼軌與鐵鏈采用卡軌器連接。裝載機(jī)每次拖拉兩根短軌,到達(dá)指定位置后人工配合0.3方小挖機(jī)配置夾軌鉗將鋼軌分布至路床兩側(cè)。

3.2.2 移動(dòng)閃光焊短軌焊接 當(dāng)短軌分布就位后,即可開展焊軌工作。焊軌設(shè)備采用車載式移動(dòng)閃光焊機(jī),焊軌前,人工抬起短軌,在鋼軌下部每隔3m放置一個(gè)滾筒,使得鋼軌懸空并保持平順。使用棒砂輪機(jī)對(duì)鋼軌兩端的軌腰,端面進(jìn)行除銹打磨,除銹長(zhǎng)度應(yīng)符合焊機(jī)和規(guī)范要求。焊機(jī)移動(dòng)就位后,加持鋼軌調(diào)整好軌頭平整度,啟動(dòng)焊軌程序,完成焊接推瘤,焊機(jī)移至另一側(cè)焊點(diǎn)。

目測(cè)焊口情況并使用1m鋼直尺測(cè)量平直度。待軌溫降低后使用仿形打磨機(jī)對(duì)焊縫進(jìn)行初打磨,再此測(cè)量平直度,當(dāng)焊縫溫度降至400℃以下后,對(duì)焊縫進(jìn)行正火處理[1]。最后通過(guò)鋼軌超聲探傷儀檢測(cè)焊縫。焊縫通過(guò)檢測(cè)后,在距焊縫2～3m處標(biāo)記臨時(shí)焊碼[2],若無(wú)法通過(guò),鋸掉重新焊接。18m定尺短鋼軌宜焊接成486m的長(zhǎng)軌,然后使用小挖機(jī)將長(zhǎng)軌條移至路床邊上,便于軌枕卸車。鋼軌焊接施工工藝流程圖3所示。

圖3 鋼軌焊接工藝流程圖

3.2.3 分散軌枕 先用白灰將軌枕邊線位置標(biāo)示在路基上,使用挖機(jī)裝配散枕架將邊坡上堆碼好的軌枕按照設(shè)計(jì)軌枕間距初步放好,然后人工使用撬棍將軌枕位置進(jìn)行精調(diào)整,在承軌槽內(nèi)放置好軌底膠墊。

3.2.4 鋼軌落槽緊固 考慮到路基邊坡寬度,使用40馬力的小型挖機(jī)配置鋼軌夾具,將長(zhǎng)鋼軌由已完成鋼軌鋪設(shè)的一端吊起,人工配合緩慢落入軌枕承軌槽,從一端向另一端順過(guò)去。若遇到鋼軌過(guò)長(zhǎng)彎曲堆積,則使用裝載機(jī)稍作牽引。兩根長(zhǎng)鋼軌均完全落槽后,從已完成鋪設(shè)端按照軌枕間距,在一側(cè)軌面上用石筆標(biāo)識(shí)出軌枕位置,用方尺測(cè)量,標(biāo)出另一根鋼軌上軌枕位置。

人工使用撬棍將軌枕調(diào)整至準(zhǔn)確位置。已完成軌枕精調(diào)后,人工將緊固彈跳或螺栓及配件安裝上固定好長(zhǎng)軌。

3.2.5 鋪設(shè)道砟 使用重型軌道車牽引風(fēng)動(dòng)卸渣車進(jìn)行補(bǔ)砟,重軌車可選用450馬力的,一次可牽引4輛K13型風(fēng)動(dòng)卸砟車[3],具體數(shù)量需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坡度確定。利用現(xiàn)場(chǎng)條件,多設(shè)存砟場(chǎng)和上砟臺(tái),以減少補(bǔ)砟運(yùn)輸距離。

起撥道、后期單元焊及應(yīng)力放散等工序與其他鋪軌方案無(wú)異,不在詳述。

3.3 雙面坡路床鋪軌工藝 雙面坡路床因軌枕鋪設(shè)位置位于雙面坡變坡點(diǎn),若先鋪枕,則會(huì)造成軌枕位置難以調(diào)整、長(zhǎng)軌難度入槽等問(wèn)題,因此與單面坡在短軌焊接完成后的施工順序上有所不同。

在短軌焊接完成后,采用自卸汽車將道砟根據(jù)計(jì)算距離卸車在路床上,使用平地機(jī)攤平,并使用壓路機(jī)壓實(shí),然后進(jìn)行分布軌枕、安裝長(zhǎng)軌等作業(yè),后續(xù)工序與單面坡施工順序相同,不再贅述。

4 結(jié)語(yǔ)

本鋪軌技術(shù)是結(jié)合海外項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)的直鋪短軌的無(wú)縫線路施工方法,拋開國(guó)內(nèi)常用的采用大型軌道設(shè)備鋪軌的思路,采用車載式移動(dòng)閃光焊接在路基上完成短軌焊接,相比機(jī)械鋪軌,設(shè)備投入少,成本優(yōu)勢(shì)明顯。想要在競(jìng)爭(zhēng)白熱化的非洲鐵路市場(chǎng)拿下項(xiàng)目,不但需要在投標(biāo)前了解市場(chǎng),準(zhǔn)確測(cè)算成本,更需要不斷探索實(shí)用適用的鋪軌技術(shù)。