地铁轨道现场焊接及劳动环境保护

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摘要：随着近年来地铁交通的大规模建设，在很大程度上舒缓了城市交通的拥堵状况。轨道建设是地铁工程建设的关键环节，也是影响地铁工程工期的重要因素之一。由于地铁轨道施工受到很多因素的影响，如何有效提高地铁轨道施工质量成为地铁施工企业关注的焦点。本文叙述了移动闪光接触焊及轨道锁定的施工工艺，并探讨了在焊接过程中施工人员的工作环境的保护方案，以此为地铁轨道施工提供参考。

关键词：地铁轨道；焊接技术；施工保护

中图分类号：U231 文献标识码： A

工程概况

天津地铁2号线机场延长线工程铺轨施工，工程起点为DK23+466.634（即天津地铁2号线正线设计终点），终点为DK27+951.627（天津滨海机场站），全段共设1座地下车站，线路全长4.485km。其中地下线4.052km（含明挖段0.718km、盾构段3.33km）过渡段0.3km，地面线0.133km，全线最小曲线半径360m，最大坡度为25‰，该段含盾构隧道内疏散平台6.514Km。本标段主要施工内容包括以上范围内的道床施工，轨道、道岔铺设及线路相关工程施工，以及段内盾构隧道纵向疏散平台施工。

1、移动闪光接触焊

现场单元轨节焊接采用移动闪光接触焊，道岔区采用铝热焊，正式焊接前进行焊接型式检验，确认焊接工艺及参数符合要求、通过型式检验后方可正式上道焊接，严格按照焊接工艺进行焊接施工，焊接完毕后立即进行打磨、平直度检测、超声波探伤。

区间单元轨节焊节采用K922型悬挂式钢轨接触焊机，主要由焊接集装箱、动力集装箱和平车等组成。配置有锯轨设备、轨端除锈设备、移动式钢轨闪光对焊设备、移动式钢轨焊接接头矫直设备、仿型打磨机以及焊接接头热处理装置、发电机组等。

移动闪光接触焊施工工艺流程见图1。

⑴ 施工准备

人员要求：焊接作业人员应持有国家铁路主管部门认可的技术机构颁发的“钢轨焊接工操作许可证”。

机械设备要求：焊轨机生产应在型式检验合格后，且应采用与型式检验受检试件相同的生产工艺。

⑵ 钢轨焊前检查

检查钢轨型式尺寸：钢轨高度、轨头宽度、轨底宽度、断面不对称、端面斜度（垂直、水平方向）、端部弯曲、轨身直线度、检查钢轨表面质量。加强对钢轨平直度的检验，严格控制钢轨微小初始不平顺。轨端的平直性、对称性对焊接工作影响也很大。

⑶ 矫直钢轨

可以采用矫直的方法纠正钢轨端部弯曲，对于无法矫直的钢轨端部弯曲，应将弯曲的钢轨端部锯切掉。

⑷ 焊前除锈

待焊钢轨端面及钢轨与闪光焊机电极接触部位应除锈打磨。打磨面在钢轨待焊时间超过24h以上或打磨后有水、油、污垢污染时，应重新打磨处理。

⑸ 焊接和推凸

焊接前轨温不宜低于10 ℃。焊接接头轨头和轨底、轨底顶面斜坡的推凸余量不大于1 mm，其它位置推凸余量不大于2 mm。不应将焊渣挤入母材；焊渣不应划伤母材。推凸后、未经打磨处理情况下，应使用检测直尺（L0=1 m）和塞尺检查接头错边，在焊缝中心线两侧各15mm的位置测量并计算接头错边量，接头错边量不应超过规定值。对于超过允许的最大接头错边量的焊接接头，应在焊缝两侧各100mm的位置切掉钢轨焊接接头。

使用移动式焊轨机进行无缝线路长钢轨焊接与无缝线路铺设工艺配合作业；锁定焊接时应使用保压推凸，焊接接头冷却到400 ℃以下方可去除牵拉力。对每个钢轨焊接接头（成品）进行标识，标识应位于同一侧轨腰、距焊缝1m～3m位置。标识应清晰，端正，至少五年（或一个大修周期）内可以识别。标识方式应保证每个钢轨焊接接头（成品）能够依各项生产记录或信息实现追溯。

⑹粗磨

粗磨应保证焊接接头的表面粗糙度能够满足探伤检查的需要。应沿钢轨纵向打磨，

钢轨打磨表面不应出现打磨灼伤。焊接接头非工作面的垂直、水平方向错边应进行纵向打磨过渡。

⑺ 焊后热处理

焊后热处理包括正火，以及任何增加或降低焊接接头冷却速度而采取的工艺措施。热处理工艺应在焊接接头型式检验期间确定。钢轨焊接接头正火加热的起始温度应低于500 ℃（轨头表面），加热温度850 ℃～950℃，轨头冷却宜采用风冷。

焊接接头矫直应采用矫直的方法纠正焊接接头直线度偏差，矫直作业前，焊接接头温度应低于200 ℃。

⑻ 外形精整及直线度检验

应使用精磨机或仿型打磨机对焊接接头的轨顶面及轨头侧面工作边进行外形精整，外形精整应保持轨头轮廓形状。外形精整的长度不应超过焊缝中心线两侧各450 mm限度。外形精整不应使焊接接头或钢轨产生任何机械损伤或热损伤。不应使用外形精整的方法纠正超标的直线度偏差和超标的接头错边。焊接接头经矫直和外形精整后，应按照规定检查直线度和表面质量。

⑼ 外观、超声波探伤、填写记录

按照设计规定执行。

2、应力放散与锁定

应力放散与锁定焊接施工方法和单元焊相同，另外作业时要量测钢轨温度，当轨温在设计锁定轨温范围内时采用“滚筒法”放散应力和线路锁定，当轨温在锁定轨温范围以下时采用“拉伸器滚筒法”放散应力和线路锁定。本标段无缝线路单元轨节间的应力放散及锁定焊，拟采滚筒放散法和拉伸放散法放散。应力放散与焊联锁定施工工艺流程见。

拆除扣件支起钢轨：拆除单元轨节的扣件，解除约束，将钢轨抬上滚筒。单元轨节每隔10m支起钢轨放置滚筒。

应力放散施工准备：应力放散施工准备包括选择施工时间、测量轨温、安装撞轨器、安装拉伸器、解除无缝线路末端至零点范围的扣件、分散作业人员和工具等工作。作业人员均匀分布在单元轨节长度范围内。线路锁定前，应掌握当地轨温变化规律，根据作业区段的时间间隔，选定锁定线路的最佳施工时间。测量轨温时，要对钢轨的不同位置进行多点测量，取其平均值。无缝线路锁定后，立即做好位移观测标记，观测纵向位移。在钢轨腹部上，用红油漆注明锁定日期及锁定轨温，位移观测标记为永久性标记，不得任意改动。

滚筒放散法放散：当轨温在设计锁定轨温范围内时采用滚筒放散法。用撞轨器和小锤敲击单元轨节放散应力，撞轨器沿放散方向撞击钢轨，其他人员用小锤或上弹跳工具敲击轨腰放散应力。放散应力过程中，始终有专人在轨头量测位移变化情况，当位移出现反弹时，证明单元轨节内应力已经为零。同时观察“零点”位置是否归零，如果不能到位，调整撞轨位置撞轨直至“零点”归零。此时，立即拆除滚筒使钢轨落槽，上扣件锁定单元轨节。

3、施工环境保护方案

由于焊轨作业时的污染源较多，且洞内空气流动速率很低，因此洞内焊轨作业面上的空气相当污浊，很大程度上影响了焊轨作业的效率，对焊轨作业人员的健康更是一大威胁，为此需采取有效措施，改善焊轨作业面上的空气质量。

（1）采用国内使用经验较为成熟的TY柴油添加剂，使焊轨机、发电机排放出的废气中的有害气体的含量大幅降低。

（2）加强焊轨作业面上的通风。

采用10KW的轴流风机，在作业区间内间隔布置，从而加快作业区的空气流动，并不断与外界进行气流的循环。

（3）针对在洞内密闭条件下，不易挥散，作业条件差，施工时在焊机上增加了特殊研制的烟尘吸收和空气净化装置，减少焊接施工对周围环境的影响。

结束语

轨道作为地铁正常运行的基础设施，其施工质量的好坏直接影响地铁建设工程的总工期和施工质量。地铁施工中由于受到各种因素的影响，不可避免会出现各种问题。地铁轨道施工人员应该高度关注施工中常见的问题，并通过和相关部门的协商妥善解决这些问题，以此保障地铁轨道施工的顺利实施，有效提高地铁建设工程的质量水平。

参考文献

[1] 《钢轨焊接（通用技术条件，闪光焊，铝热焊，气压焊）》（TB/T1632.1～4-2005）

[2] 《铁路轨道设计规范》（TB10082-2005）

[3] 《无缝线路铺设及养护维修方法》（TB/T2098-2007）

[4] 《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标104-2008）

[5] 《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）