談高速鐵路長鋼軌工地焊接控制技術

常國平

1 工程概況

京滬高速鐵路設計時速350 km/h，是我國目前在建線路最長、時速最快、標準最高、建設時間最短的一條鐵路。它標志著我國建設高速鐵路已經進入了成熟期，也標志著我國鐵路建筑工程質量已經從傳統(tǒng)的施工方法轉向用規(guī)范和制度約束、新技術新工藝來保障、高精尖機械廣泛運用、施工過程中多方位多手段監(jiān)控的立體施工作業(yè)方式，在京滬高速鐵路已經顯現(xiàn)出獨特的效果。就其無砟軌道跨區(qū)間無縫長軌工地焊接，全線全部采用移動式接觸焊，十九局集團在京滬高速鐵路擔負了北京南至德州東的單元焊和鎖定焊，在施工中主要從參與人員、制度規(guī)范、原材料、施工工藝、機械設備、多方監(jiān)督監(jiān)控入手進行了有效的控制。

2 主控制技術

2.1 參與人員的控制

長軌工地焊接所有的活動都需要人來控制，所以施工面臨的第一要務就是要控制參與人員的素質與技能。按照鋼軌焊接標準對焊軌作業(yè)人員的相關要求，結合本工程的特點，焊軌作業(yè)人員均應具有國家鐵路主管部門認可的技術機構頒發(fā)的“鋼軌焊接工操作許可證”。探傷人員應持有鐵道部門無損檢測人員技術資格鑒定委員會頒發(fā)的Ⅱ級或以上級別的技術資格證書。對于在這方面有潛能的又不符合以上條件要求的，及時組織他們參加了鐵科院金屬及化學研究所鋼軌閃光焊培訓班并取得證書才能夠上崗操作。

2.2 規(guī)范和制度控制

2.2.1 執(zhí)行的規(guī)范和規(guī)章制度

鐵建設［2005］160號客運專線鐵路軌道工程施工質量驗收暫行標準;經規(guī)標準［2005］110客運專線鐵路軌道工程施工技術指南;鐵建設函［2007］85號客運專線無砟軌道工程施工質量驗收標準;TB/T 1632-2005鋼軌焊接第1部分:通用技術條件、鋼軌焊接第2部分:閃光焊接;TB/T 2658.21-2007工務作業(yè)第21部分:鋼軌焊縫超聲波探傷作業(yè)。

2.2.2 執(zhí)行的規(guī)章制度

執(zhí)行我集團公司ISO 9001-2000標準和ISO 14001-2004標準編制的相關程序文件。各種機械設備的維修保養(yǎng)制度。各種儀器儀表的檢測檢驗制度。

2.3 原材料控制

原材料是質量保證的源頭，要想確保軌道工程質量必須從源頭抓起。京滬高速鐵路設計采用U71mnk鋼軌，就其化學成分來講屬于中錳低合金耐磨鋼軌，鋼軌由業(yè)主直接采購供應，并附帶產品檢驗合格證書，質量保證書，業(yè)主負責其化學成分和力學性能的檢驗和復檢。

2.4 施工工藝控制

長鋼軌工地焊接是一項多工序、多機械、多人員共同合作的結果，其工藝流程:施工準備→型式試驗→接頭處理→拆除扣件、安裝滾輪→軌端打磨→焊機對位和支腿→接頭對軌→鋼軌焊接→焊機保壓→正火→接頭粗打磨→軌道初鎖→焊機移位→接頭探傷→精打磨→電子直尺檢查。

2.4.1 施工準備

我們根據京滬高速鐵路設計標準，移動閃光焊接標準TB/T 1632-2005的各種參數(shù)要求，以及施工在周邊所處的自然環(huán)境條件，進行了充分的現(xiàn)場調查和施工準備，在京滬既有線李窯火車站出岔，引出牽出線然后調頭進入李窯鋪軌基地，在基地出站方向與京滬高速鐵路連接。在正式鋪軌之前鋪軌基地已經存入500 m長鋼軌400 km。一次性鋪設500 m鋪軌機進入現(xiàn)場，焊軌車、內燃機車到位，各種機械設備安裝調試完畢，施工組織設計批復。

2.4.2 型式試驗

在正式上線焊接施工之前，我們依據設計采用和業(yè)主供應的鋼軌進行了各種類型試驗，組織技術人員對每臺焊軌機進行參數(shù)調整，經過反復調整和優(yōu)化焊軌機的各種參數(shù)，進行了上百余次焊接試驗取得成功。落錘、靜彎、疲勞、拉伸、沖擊、硬度各項目通過了鐵科院的檢驗和試驗。

2.4.3 接頭處理

進入鋪軌基地的500 m長鋼軌，逐一對鋼軌母材外觀尺寸進行檢查和登記，鋼軌在鋪軌基地裝車時，嚴格按照配軌計算單裝車，進行接頭檢查和配對，并對軌端的幾何尺寸、平直度、端部扭曲進行檢查。在焊接之前對左右股鋼軌進行檢查，使每個鋼軌的接頭相錯量不大于100 mm。

2.4.4 拆除扣件安裝滾輪

焊軌之前要將待焊的鋼軌和接頭后方10 m的扣件全部拆除，并在軌下每12.5 m安裝一個滾輪，以減少鋼軌縱向移動所產生的摩擦力，使鋼軌能夠平順的隨著焊軌機牽引向前滑動。

2.4.5 軌端打磨

軌端打磨:1)對焊機鉗口夾軌部位700 mm處，采用手持打磨機對軌端兩側面進行除銹;2)對鋼軌端斷面采用軌端打磨機進行斷面打磨，保證鋼軌端面垂直度和平直度。

2.4.6 焊機對位和支腿

未焊軌之前焊軌車在待焊接頭之外等待，軌端打磨結束后，進行臨時軌道連接，經軌道狀態(tài)檢查確認后，進行焊機對位和支腿，并根據QS36型雙臂起重機作業(yè)半徑位置，一次對位成功，焊機支腿時要保持四條支腿的水平穩(wěn)定，支腿墊木尺寸合理、木材使用硬柞木，尤其是在曲線地段進行焊軌作業(yè)時設專人觀察。

2.4.7 接頭對軌

在接頭兩端要進行鋼軌下墊滾輪，兩根鋼軌頂部對位時要確保鋼軌兩端頭有尖點，工作邊要平直，使焊機的夾緊力作用在鋼軌中軸線上。焊接后應及時對鋼軌接頭進行檢查，其水平和垂直方向不得超過規(guī)范限值，否則將鋸掉重來。

2.4.8 鋼軌焊接

在施焊之前要對焊接材料和焊接參數(shù)進行核對，檢查焊機狀態(tài)是否正常，電腦連接正確后開始進行焊接。一個接頭焊接完成，焊機監(jiān)控人員應認真觀察焊接記錄，分析每個焊接接頭曲線，與型式試驗通過時的焊接曲線仔細對比，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報，任何時候都不得擅自變更焊機的技術參數(shù)，焊機操作人員應立即檢查焊機鉗口部位及鋼軌鉗口接觸處有無打火燒傷、被鉗口燒傷的焊接接頭，如發(fā)現(xiàn)焊接接頭存在表面燒傷、嚴重錯位、推瘤推虧、裂紋等缺陷都要鋸掉重新進行焊接。

在低溫條件下進行焊接作業(yè)時，當氣溫低于10℃時，就要對要焊接的鋼軌端部進行加熱到50℃后再進行焊接，焊接和正火過后及時對焊接過后的接頭進行保溫，保溫采用保溫箱。刮風、下雨時應采取防風防雨措施。

2.4.9 保壓

當焊機焊接鋼軌的預熱階段、閃光階段、加速階段、頂段階段的整個焊接過程完成后，焊機按照預設定程序和時間進入保壓階段，以保證焊接接頭不會因受各種外部力擾動而變形。

2.4.10 正火

鋼軌焊接接頭進行焊后熱處理。當焊接完的接頭溫度降至500℃以下時，開始進行正火。正火采用JRQ-60F火焰加熱器(氧+乙炔)，正火的溫度要控制在850℃ ～950℃。

2.4.11 粗打磨

利用鋼軌打磨機具粗磨鋼軌焊接接頭的軌頂面、側面、軌底角表面，打磨時不宜橫向打磨焊縫，且不使鋼軌表面“發(fā)藍”。

2.4.12 線路初鎖

扣件隔7個鎖定1個，以方便焊機通過和后期鎖定焊接施工。

2.4.13 焊機移位

焊機將左右股鋼軌接頭焊接完后，將焊機支腿收回原處，經機長檢查確認由車長指揮焊軌車進入下一個接頭進行作業(yè)。

2.4.14 探傷

鋼軌探傷采用超聲波探傷的方法，探傷設備采用CTS-9006探傷儀，探傷作業(yè)按照事先編制好的工藝流程進行。鋼軌焊接和粗打磨過后要及時對鋼軌接頭的軌頭、軌腰、軌底分別進行探傷，操作時鋼軌應冷卻到40℃以下，焊縫探傷分為目測和儀器檢測兩種方法，通過目測對焊縫表面的電擊傷、劃傷、碰傷進行檢查，通過儀器進行焊縫內部的過燒、灰斑、夾雜、未焊透等探傷;探傷結束要及時進行記錄，并判斷是否合格。

2.4.15 精打磨

待焊接及放散作業(yè)完成后，在后方安排專人進行精打磨。利用仿形打磨機打磨焊接接頭的軌頂面、各側面及軌頭、軌腰、軌底上圓角在1 m范圍內應圓順，禁止橫向打磨。并要檢查焊接接頭表面，應無裂紋、明顯壓痕、劃傷、碰傷等。精磨作業(yè)要符合規(guī)范標準。

打磨后采用1 m直尺和塞尺進行測量，在焊接接頭打磨時要考慮軌道的下沉因素對接頭的影響。

2.4.16 電子直尺檢查

鋼軌接頭經過精打磨后，最終要采用電子直尺進行檢查，確保行車面和導向面在規(guī)范允許范圍之內。

2.5 機械設備控制

京滬高速鐵路長鋼軌工地焊標準要求非常高，除了在施工工藝、施工材料，歸根到底應該在施工設備的保障上，在機械設備配置時，重點把握該工程的技術要求、精度要求、速度要求與設備性能相匹配，使它的適應性、可操作性與該工程實際環(huán)境條件相吻合。京滬高鐵工地配備的YHG-1200焊軌車裝載的LR1200焊軌機集動力與焊軌于一體，具有機動性強，頂段力大，焊接過程全電腦控制等優(yōu)點，焊軌過程中的全部數(shù)據都儲存可查，具有可追溯性，外掛電腦屏幕，視覺直觀，給分析和查找焊接問題提供了極大的方便。在施工中拆(緊)扣件、鋸軌、除銹、端磨、粗磨、精打磨、正火等工序全部采用了機械化?，F(xiàn)場檢測設備也全部實現(xiàn)了智能化、數(shù)字化，如:紅外線測溫儀、電子平直尺、超聲波探傷儀、數(shù)字式軌溫計等。

2.6 多方位監(jiān)督監(jiān)控

施工的過程就是全過程監(jiān)控的過程，在鋼軌焊接的過程中組成了監(jiān)控體系，自始至終堅持了自檢、鐵科院檢、北京鐵路局駐現(xiàn)場代表檢，監(jiān)理全過程監(jiān)控，所有焊接接頭過檢率達到了100%，對一方查出有疑問的地方，進行四方會檢。

3 探討與展望

在施工現(xiàn)場也發(fā)現(xiàn)了一些有待進一步探討和改進的地方:1)鋼軌焊接低接頭問題:這個問題必須引起焊接人員的高度重視，在鋼軌對軌的時候就要充分注意，要認真檢查軌頭的平直度，軌下要適當墊高并留出尖點，打磨的時候也應注意勤量多磨，一旦出現(xiàn)低接頭很難處理，而且多數(shù)時候以失敗而告終，能否研究一種低接頭矯直器，就能解決該問題。2)在低溫條件下鋼軌焊接問題:這個問題在北方施工時很突出，多數(shù)焊接施工的時候都趕在深秋和冬季，有時候為了趕工期，保溫措施做的又不是太到位，這樣既影響了焊接質量，同時又給日后的高速行車埋下了隱患，嘗試研究一種自動保溫裝置或保溫罩，既使用方便又可靠耐用。3)焊軌機的參數(shù)調整問題:這個問題既復雜、又無奈，有的焊機參數(shù)非常難調，有的試驗軌焊件做了幾十噸都通不過，若要有一個參數(shù)優(yōu)化器，將現(xiàn)場掌握的實際數(shù)據輸進去，就可以優(yōu)化一組參數(shù)出來。

4 結語

移動閃光焊是一項涉及環(huán)境、管理、人員、設備、物料、施工工法、后勤、輔助等多部門聯(lián)合作業(yè)的施工過程，京滬高速鐵路十九局集團移動式接觸焊軌團隊，共計焊接1 000余個接頭，檢查率100%，合格率100%，在京滬的焊接施工中積累了不少的經驗，也有許多需要改進和進一步探討的地方，相信再到新的主干線焊接施工時，有京滬高速鐵路施工的寶貴經驗，帶著思考未實踐的課題，在今后移動閃光焊這一項目施工中會做的更好。

［1］ TB/T 1632-2005，鋼軌焊接第1部分:通用技術條件、鋼軌焊接第2部分:閃光焊接［S］.

［2］ TB/T 2658.21-2007，工務作業(yè)第21部分:鋼軌焊縫超聲波 探傷作業(yè)［S］.