牛瑞達

（鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081）

1 引言

無縫線路有著接頭少、維修量小、列車運行平穩(wěn)性高、噪聲低等優(yōu)勢，已逐漸成為現(xiàn)代城市軌道交通主要的發(fā)展方向。無縫線路施工過程中及列車運營期間，常出現(xiàn)鋼軌接頭重傷、鋼軌擦傷、位移觀測爬行量超限等問題，為保證線路滿足設(shè)計、規(guī)范及運營的要求，應(yīng)及時進行維修處理。針對以上問題，常見的維修處理方式有鋁熱焊插焊短軌施工、移動式閃光焊焊插短軌施工等。其中移動式閃光焊由于具有焊接質(zhì)量更穩(wěn)定、焊接軌頭更耐磨的優(yōu)點，逐漸成為現(xiàn)代城市軌道交通施工常用的一種焊接形式，但其工序更為復(fù)雜，對操作人員的技術(shù)水平要求更高，因此需要對其施工把控更加嚴(yán)格。本文以北京地鐵大興機場線（以下簡稱“新機場線”）隧道段軌頭損傷修復(fù)為例，介紹移動式閃光焊焊插短軌施工流程及其控制要點。

2 施工前準(zhǔn)備工作

2.1 焊接參數(shù)確定

為保證焊軌作業(yè)的合規(guī)性、安全性，在正式焊軌前，需先分析焊軌機以及鋼軌母材特性，再進行焊軌的試驗工作，最后確定焊軌機焊軌時的相關(guān)參數(shù)。且焊接軌頭需經(jīng)第三方檢測機構(gòu)檢驗合格后方可進行正式的焊軌作業(yè)。同時根據(jù)TB/T?1632.2-2014?《鋼軌焊接?第2部分：閃光焊接》要求，每焊接200個接頭需進行一次生產(chǎn)性檢驗。

新機場線用60軌鋼軌材質(zhì)為U75V，焊軌機型號為YHG-1200TH。結(jié)合其鋼軌材質(zhì)特性、焊軌機型號及工作環(huán)境等因素，確定焊軌機工作參數(shù)為：設(shè)置電壓370?V；帶電頂鍛時間1?s；總頂鍛時間6?s；最大頂鍛量13.5?mm；頂鍛后推瘤時間1?s；推瘤后保壓時間11?s。

2.2 施工機具及材料準(zhǔn)備

由于新機場線現(xiàn)已開通運營，針對施工期間遺留的軌頭損傷問題，需充分利用列車停運的“天窗時間”，由運營單位統(tǒng)一安排施工單位進行維修處理。為確保施工作業(yè)順利進行，在施工作業(yè)之前需將所需的工、機具準(zhǔn)備齊全。此施工作業(yè)之前需準(zhǔn)備的工、機具及材料主要有軌道車、移動式焊軌機、移動式正火設(shè)備、鋸軌機、角向磨光機、電動鋼軌仿型打磨機、扣件裝卸機、撬棍、軌溫槍、探傷儀、插入焊用鋼軌（備用軌）、米尺、塞尺等。同時在施工作業(yè)期間，應(yīng)本著作業(yè)機具不損壞、有備用的原則。

新機場線軌頭損傷維修作業(yè)人員及工機具均以磁各莊車輛段為起點進入正線作業(yè)區(qū)域，作業(yè)所用軌道車由地鐵運營單位提供，采用機車+平板（焊軌機）+平板（正火設(shè)備）+機車的聯(lián)掛形式，作業(yè)人員及工機具材料均由聯(lián)掛式軌道車承載進入，車輛聯(lián)掛示意圖見圖1。

圖1 聯(lián)掛示意圖

2.3 施工前人員安全技術(shù)交底

由于維修作業(yè)多為夜間施工，洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境昏暗、不同專業(yè)隊伍可能存在交叉作業(yè)等問題，為確保運營線路及作業(yè)人員的安全，施工前需由運營單位組織相關(guān)人員，進行安全、技術(shù)培訓(xùn)交底，交底工作主要包含以下內(nèi)容。

（1）施工作業(yè)前，需將施工技術(shù)資料、施工技術(shù)參數(shù)下發(fā)給各作業(yè)班組。各作業(yè)班組須對其進行學(xué)習(xí)，達到全體參與人員了解施工作業(yè)重難點以及施工任務(wù)的要求。

（2）根據(jù)實際需求，配足各種使用機具，配置專人提前確認機具能否正常使用。

（3）根據(jù)實際需求，配足消耗品（磨片、切片、汽油等）、備用軌等，其中新機場線插焊用軌長度不小于6.25?m。

（4）配置專人調(diào)度軌道車，車輛調(diào)度前要求施工技術(shù)人員與調(diào)度人員進行充分溝通，確?，F(xiàn)場施工安全；并備齊防護備品，如滅火器（需配備4個以上）等。

2.4 各工序時間安排

以2020年9月29日大興新城站—草橋站上行，K30+474右股處焊縫（焊縫Ⅰ）修補為例，介紹新機場線隧道內(nèi)各工序時間安排計劃。本次作業(yè)插入鋼軌長度為7?m，故新增焊縫里程為K30+481（焊縫Ⅱ）。各工序具體時間范圍見表1。

表1 各工序時間安排

3 移動式閃光焊焊插短軌技術(shù)施工流程

移動式閃光焊焊插短軌技術(shù)施工流程主要有鋸軌、除銹打磨、焊接、正火作業(yè)等幾項，其工序流程見圖2。

圖2 插焊短軌工作流程示意圖

3.1 鋸軌、扣件拆卸、除銹打磨

作業(yè)人員進入施工現(xiàn)場后，需先將作業(yè)現(xiàn)場易燃物品用清理覆蓋等方式進行保護，隨后分3批進行作業(yè)，即鋸軌、扣件拆卸、除銹打磨。為縮短施工時間，3批作業(yè)同步進行。

3.1.1 第一次鋸軌

為保障焊軌質(zhì)量，要求軌頭斷面垂直度不大于0.5??mm，因此在鋸軌過程中要求鋸軌機中心與鋼軌中心軸線重合，鋸軌機定位線與鋸片、鋼軌接觸點保持三點一線，最終滿足切面垂直角度的要求。在既有線切割過程中要采用覆蓋、遮擋等措施，對其他成品設(shè)備進行保護，并且在作業(yè)過程中，距作業(yè)點3?m范圍內(nèi)需備有滅火設(shè)備，防止安全事故發(fā)生。

3.1.2 扣件拆卸

一部分作業(yè)人員對作業(yè)區(qū)域內(nèi)扣件進行拆卸，為后續(xù)插入短軌、撥彎等工作做準(zhǔn)備。拆卸長度應(yīng)滿足以下要求：

（1）對焊縫Ⅰ右側(cè)3～5?m內(nèi)扣件進行拆卸，焊縫位置見圖1；

（2）對焊縫Ⅱ左側(cè)80～100?m內(nèi)扣件進行拆卸，焊縫位置見圖1。

3.1.3 插入短軌、除銹打磨

進入現(xiàn)場后，由施工人員攜帶打磨機以及必要輔助工具對插入焊用鋼軌進行除銹打磨，待鋸軌完成、插入焊用鋼軌入槽后，對剩余軌頭進行除銹打磨，以提高焊接質(zhì)量。除銹打磨應(yīng)滿足如下要求：

（1）先預(yù)打磨，檢查鋼軌表面是否存在損傷；

（2）對焊縫兩側(cè)軌腰部分和鋼軌端面800?mm范圍內(nèi)，軌底上、下表面距端面30?mm范圍內(nèi)進行除銹拋光，打磨量不應(yīng)大于0.2?mm；

（3）距軌端800?mm范圍內(nèi)有軋制標(biāo)志的需與母材打磨平齊；

（4）打磨除污后，用角尺、塞尺進行軌端垂直度檢查，要求軌縫間隙不大于0.5?mm；

（5）距軌端1?m范圍內(nèi)無污染、水分等。

3.2 焊接第一處焊口、第二處焊縫撥彎

3.2.1 焊接第一處焊口

焊軌機抵達第一處焊口（K30+474）后，焊接人員檢查焊軌機的工作狀態(tài)、檢查軌頭除銹是否符合焊接要求。自檢合格后，由焊接操作負責(zé)人進行待焊鋼軌的夾持、調(diào)整，并對焊機進行覆蓋處理，保護周圍成品設(shè)備。焊接過程中，為保證作業(yè)安全，焊接負責(zé)人員站在焊機機頭安全位置，出現(xiàn)緊急情況時可緊急停止焊機。為保證焊頭質(zhì)量，其焊接、推凸、打磨還應(yīng)滿足如下要求：

（1）對軌時需控制好起拱量，嚴(yán)禁出現(xiàn)低接頭現(xiàn)象，起拱度控制在2～4?mm，該過程應(yīng)由專人用平尺、鋼直尺測量以控制；

（2）推凸作業(yè)要求余量分別為軌頭不大于2?mm、軌腰不大于2?mm、軌底不大于1.5?mm、下顎不大于2.5?mm，推凸應(yīng)不損傷母材和焊縫；

（3）焊縫粗磨工作要求：①軌底下表面的平直度控制在0～0.5?mm以內(nèi)，嚴(yán)禁打虧；②打磨后軌腰焊筋厚度不超過1.5?mm；③軌頂?shù)菇谴蚰テ巾槪瑘A滑過渡，無焊筋凸臺及凹坑。

3.2.2 第二處焊縫進行撥彎準(zhǔn)備

閃光焊焊接軌頭時存在損耗量，所以鋸軌長度應(yīng)等于插焊用軌長度減去2個焊頭的損耗量，即實際鋸軌長度小于插入用軌長度。焊接第二道軌縫前，軌縫兩側(cè)軌頭對位，要求焊縫Ⅱ外側(cè)40?m范圍內(nèi)鋼軌應(yīng)落入軌槽中，因此需要將第二處焊縫原有線外40～80?m范圍內(nèi)鋼軌撥彎處理，用以抵消焊縫焊接時的頂鍛量等長度的需求，直至焊縫Ⅱ處存在3?mm左右間隙，撥彎作業(yè)方可滿足要求。鋼軌撥彎示意如圖3所示，其中L1不小于40?m、L2不小于40?m，撥彎段鋼軌下方需墊方木，以保護鋼軌、道床、電纜等設(shè)施不被損壞，并且保證鋼軌不回彈。

圖3 鋼軌撥彎示意圖（俯視圖）

3.3 焊接第二處焊口

為滿足鋸軌長度等于備用軌長度減去2倍的焊接損耗量的要求，需在鋼軌盡量平順時進行第二次鋸軌，即在撥彎前進行。焊接第二處焊口（K30+481）時，焊軌車需經(jīng)過焊縫Ⅰ（K30+474）以及插入的備用短軌，此時要求焊縫Ⅰ處軌溫降至300?℃以下，插入短軌段扣件按隔五緊一的原則上緊后，軌道車方可在鋼軌上運行。第二處焊口的對軌、焊接、推凸、平直度檢查等要求與第一處焊口焊接流程大致相同，其中不同之處是，當(dāng)焊軌機進行頂鍛作業(yè)時，需要指揮人員下達指令，將撥彎處鋼軌撥入承軌槽中，以抵消頂鍛量。

3.4 正火作業(yè)、精磨、探傷

為防止正火時溫度過高，對鋼軌局部應(yīng)力影響大，當(dāng)?shù)诙庈壙p溫度降至300?℃以下時，將正火設(shè)備運至第一處焊縫處進行正火作業(yè)。為保證正火設(shè)備能在軌道上安全運行，正火車行駛區(qū)段內(nèi)已拆卸扣件的鋼軌按隔五緊一的原則安裝。

第一處焊縫正火完畢后，對第二處焊縫進行正火作業(yè)。為縮短作業(yè)時間，正火完畢后，可用風(fēng)機加速降溫，待軌縫溫度降至40?℃以下后，方可用仿形打磨機對軌道進行精磨。

焊縫處平直度檢測符合要求后進行探傷作業(yè)。對軌道平直度進行檢測時，焊縫兩側(cè)各500?mm范圍內(nèi)應(yīng)符合下列要求：

（1）鋼軌頂面平直度為 0 ～ 0.3?mm?/1?m；

（2）軌頭內(nèi)側(cè)工作面為 -0.3 ～ +?0.3?mm?/1?m（“-”為凹進）；

（3）軌底下表面為 0 ～ +?0.5?mm??/1?m。

3.5 出清、返回磁各莊車輛段

當(dāng)進行精磨、探傷等工作時，施工人員應(yīng)將拆卸的扣件上緊，將已使用完畢的工具（如鋸軌機、撬棍等）裝車，并派專人在作業(yè)區(qū)域內(nèi)沿線檢查是否有工具遺落。待平直度檢查和探傷作業(yè)均符合要求后，將剩余工具、用具裝車，再次派專人沿線檢查作業(yè)區(qū)域內(nèi)是否存在施工雜物。所有人員進入軌道車后，統(tǒng)一清點人數(shù)，統(tǒng)一離開作業(yè)區(qū)。抵達磁各莊車輛段后，所有人員所攜帶用具均由運營人員清點，確定無用具遺落作業(yè)區(qū)后，方為施工完畢。

4 結(jié)束語

本文通過對新機場線K30+474右股處焊縫維修施工流程的介紹，進一步細化施工工藝，總結(jié)施工過程中的質(zhì)量控制要點，提高插焊短軌的施工質(zhì)量，有效避免二次焊接的發(fā)生。本次施工借鑒以往插焊短軌的施工經(jīng)驗，進行一次標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，通過本次施工流程的介紹，為其他無縫線路插焊短軌施工提供借鑒，對閃光焊維修損傷軌頭技術(shù)的發(fā)展起到促進作用。