深圳地鐵一期工程1號(hào)線羅湖火車(chē)站到僑城東，4號(hào)線少年宮至皇崗口岸，1、4號(hào)線西北聯(lián)絡(luò)線，輔助線及出入段線，合計(jì)40.67km。為滿(mǎn)足城市下地鐵路工程建設(shè)的要求，從加拿大E.O.Paton公司引進(jìn)國(guó)內(nèi)第一臺(tái)用于鋼軌焊接的K920閃光接觸焊機(jī)，對(duì)深圳地鐵軌道進(jìn)行無(wú)縫焊接。
一、 施工準(zhǔn)備
深圳地鐵無(wú)縫線路鋼軌采用60kg/m，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)為25m的高碳微釩（PD3）熱軋鋼。PD3
鋼軌到達(dá)鋪軌基地（福田區(qū)竹子車(chē)輛段）后，采用兩臺(tái)10t龍吊卸軌，在卸軌過(guò)程中輕吊輕放，嚴(yán)禁人工掀鋼軌，以防鋼軌損傷工作人員。
PD3鋼軌堆放時(shí)，將鋼軌按標(biāo)準(zhǔn)軌和縮短軌分類(lèi)，正平排列或扣軌平列，并應(yīng)整齊、平直、牢固。嚴(yán)禁側(cè)向放置，以免鋼軌扭曲變形，且堆高不超過(guò)4層。
2、無(wú)縫線路配軌
依據(jù)無(wú)縫線路設(shè)計(jì)圖進(jìn)行配軌。為防止在施工過(guò)程中軌道車(chē)和平板車(chē)行走時(shí)撞擊軌頭，影響鋼軌端頭質(zhì)量，將鋼軌排的鋪設(shè)軌縫設(shè)置為0m。道岔前后設(shè)計(jì)各有50m緩沖區(qū)，道岔基本軌接縫設(shè)置為8mm，絕緣接頭軌縫設(shè)置為10mm。通過(guò)配軌計(jì)算編制軌排表，同時(shí)在表中注明設(shè)計(jì)或施工中的特殊要求。
3、機(jī)械選型及人員培訓(xùn)
鑒于國(guó)內(nèi)第一次采用加拿大的K920閃光接觸焊機(jī)，同時(shí)也為了提高焊接質(zhì)量。為了確保機(jī)械操作熟練，能夠及時(shí)處理施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，委托E.O.Paton公司的專(zhuān)家對(duì)具有基礎(chǔ)知識(shí)的職工進(jìn)行操作、保養(yǎng)和維修培訓(xùn)，只有培訓(xùn)考核合格的才能擔(dān)任焊接施工中各相關(guān)工序的施工作業(yè)。
二、 施工工藝及方法
1、 制定工藝流程：檢查鋼軌及焊機(jī)→調(diào)整軌縫→拆除待焊鋼軌扣件螺栓→鋸軌、鉆孔
→焊前打磨→移動(dòng)待焊鋼軌→長(zhǎng)軌條與待焊軌對(duì)口及焊接→臨時(shí)固定焊后的長(zhǎng)軌條與移動(dòng)焊機(jī)→焊后正火→焊后矯直→焊后切軌→接攏待焊長(zhǎng)軌條。依據(jù)工藝流程程序進(jìn)行施工作業(yè)。
2、 鋼軌及焊機(jī)焊前檢查
對(duì)鋼軌的外觀尺寸、外觀質(zhì)量翻軌逐條進(jìn)行檢查，不能只檢查鋼軌頭部。對(duì)彎曲的鋼軌進(jìn)行調(diào)直處理，嚴(yán)重扭曲、有裂紋、重皮、夾渣、結(jié)疤等有缺陷者剔除不用，對(duì)合格的鋼軌進(jìn)行打磨除銹。
焊機(jī)和各項(xiàng)參數(shù)經(jīng)工藝試驗(yàn)確定報(bào)監(jiān)理公司認(rèn)可后，不得隨意改動(dòng)。操作者在開(kāi)機(jī)前，應(yīng)對(duì)焊機(jī)主機(jī)、輔機(jī)、水冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、供電室等作最后檢查，再由工長(zhǎng)復(fù)查確認(rèn)，一切正常方可開(kāi)始進(jìn)行焊軌工作。
3、 調(diào)整緩沖區(qū)及伸縮區(qū)軌縫
將已輔設(shè)好標(biāo)準(zhǔn)線路的緩沖區(qū)軌縫重新調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)鎖定軌溫（地下線路25±50℃）計(jì)算后用夾板及螺栓將緩沖機(jī)與長(zhǎng)軌條始端連接，同時(shí)扣緊緩沖軌和長(zhǎng)軌始端。
4、 拆除待焊鋼軌扣件螺栓
使用內(nèi)燃動(dòng)力扳手將已鋪好的標(biāo)準(zhǔn)線路的待焊鋼軌扣件全部拆除，拆除螺栓時(shí)要將拆下的配件在軌道兩側(cè)擺放整章，以免丟失及機(jī)械零件互換性影響軌道質(zhì)量。此項(xiàng)工作在焊接之前完成，不能影響焊前打磨工序。
5、 鋸軌、鉆孔
有下列情況需要鋸軌：軌縫不符合規(guī)范要求； 需插縮短軌；長(zhǎng)軌終端與緩沖區(qū)邊接處；焊接失敗需重焊等。鋸軌除按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程的要求進(jìn)行施工外，還要嚴(yán)格按工程技術(shù)部門(mén)提供的短軌長(zhǎng)度進(jìn)行鋸軌，不得超出允許誤差，插入的短軌不得小于9m。
當(dāng)長(zhǎng)軌條與緩沖軌連接時(shí)則需鉆孔。鉆孔按照標(biāo)準(zhǔn)孔位尺寸進(jìn)行施工。
6、 鋼軌焊接之前焊接端面及軌腰打磨
軌腰打磨的目的是使鋼軌與焊機(jī)機(jī)頭電極密切接觸，減少接觸電阻，防止電極與鋼軌之間打火燒傷鋼軌。要求將鋼軌的軌腰打磨呈金屬光澤并平整，清除鋼軌上的混凝土等雜物。在軌腰打磨過(guò)程中其母材打磨深度不得超過(guò)0.5mm。鋼軌端面打磨的主要目的是清除端面的鐵銹和雜質(zhì)激發(fā)閃光，其端面打磨的不平整度不得超過(guò)0.55mm。
在打磨長(zhǎng)軌起始端的三根標(biāo)準(zhǔn)軌時(shí)采用微型龍門(mén)吊將鋼軌移動(dòng)出軌枕，將其端頭墊上
高度為50mm以上的支撐墊以便打磨。
7、 移動(dòng)待焊鋼軌
隨著長(zhǎng)軌條焊接長(zhǎng)度的增加，由于焊接損耗而導(dǎo)致待焊機(jī)距離長(zhǎng)軌越來(lái)越遠(yuǎn)，因此需要移動(dòng)待焊軌使之與長(zhǎng)軌條合攏。在直線段使用起道機(jī)將待焊軌頂起，在鋼軌底面放入滑輪（10~12m/個(gè)），確保鋼軌始終在滑輪上靈活移動(dòng)；在曲線段首先采用微型龍門(mén)吊將待焊機(jī)橫向移動(dòng)，然后方可以縱向滑動(dòng)。
8、 長(zhǎng)軌條與待焊軌對(duì)口及焊接
首先將承載焊機(jī)的平板車(chē)以5km/h的速度靠近焊縫附近進(jìn)行對(duì)位，對(duì)位尺寸為平板車(chē)前輪中心距離長(zhǎng)軌條端頭約為3m，以保證焊機(jī)頭中心點(diǎn)在焊縫處。再將平板車(chē)后輪固定，以防滑車(chē)，放下平板車(chē)前端兩側(cè)液壓油頂并支墊穩(wěn)固，用液壓油頂將平板車(chē)兩側(cè)的前輪水平提升距離軌面約6~8cm。自平板車(chē)前輪中心線將前后方向兩側(cè)的鋼軌扣件拆除（前方扣件全部拆除，后方扣件拆除8~10個(gè)）。然后將待焊和軌端頭用液壓油頂頂起，從長(zhǎng)軌端面的第二個(gè)軌枕鋼墊板上塞入45mm高的Ⅱ式支座，將頂起的長(zhǎng)軌端頭支撐穩(wěn)固。同時(shí)將等焊的標(biāo)準(zhǔn)軌（中縮短軌）吊起（用起道機(jī)或微型龍門(mén)吊）放至滑輪上（2組/根）并推向長(zhǎng)軌，使長(zhǎng)軌端面與待焊機(jī)不焊接端約標(biāo)準(zhǔn)軌長(zhǎng)的1/3處，將鋼軌吊起，以便鋼軌上下、左右、前后調(diào)整。同時(shí)用油頂將等焊機(jī)準(zhǔn)備焊接的端頭提起，與長(zhǎng)軌條等焊端一樣，用Ⅱ式支座將頂起的鋼軌支撐穩(wěn)固，并在Ⅱ式支座與鋼軌底面這間兩邊塞入斜鐵塊，對(duì)待焊軌進(jìn)行前后、左右、上下、軌面水平四象限調(diào)整，使兩鋼軌準(zhǔn)確對(duì)齊。
對(duì)齊的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為用1m直尺（中心放在軌縫處）一端緊貼鋼軌頂內(nèi)側(cè)面，測(cè)量另一端，直尺與軌面的縫隙不大于1mm為合格，預(yù)留0.2mm的下沉量以備焊頭冷卻時(shí)收縮。在調(diào)整過(guò)程中適當(dāng)使鋼軌接頭上翹，此進(jìn)可將焊機(jī)機(jī)頭對(duì)入焊接處。
焊機(jī)機(jī)頭對(duì)入焊縫外并夾緊后，再次檢查鋼軌對(duì)接情況，符合質(zhì)量時(shí)即可進(jìn)入焊接工序，進(jìn)行自動(dòng)焊接。鋼軌焊接完成后，即時(shí)移開(kāi)焊頭，并將尚未冷卻的鋼軌用支撐物支撐穩(wěn)固，以防高溫的鋼軌焊頭下沉變形，造成低接頭。同時(shí)從另一端檢查對(duì)接的兩根鋼軌左右方向是否在同一直線上，如有偏差，立即調(diào)整吊架，使之在同一直線上，以防止產(chǎn)生死彎。左右調(diào)整后，固定吊架。等到鋼軌冷卻到400℃時(shí)，就可拆除支撐和吊架。在拆除支撐之前，將焊頭處的雜物清除，并把鋼軌膠墊墊好，將鋼軌正確地放回原位。
9、 臨時(shí)固定焊接后的長(zhǎng)軌條并移動(dòng)焊機(jī)
將焊后的鋼軌正確地放回原位，立即用鋼軌扣件緊固。如果要加快焊接速度，必須每
間隔4組軌枕按規(guī)定力矩?cái)Q緊一組扣件。
K920閃光接觸焊機(jī)平板車(chē)以5km/h以下的速度向下一個(gè)接頭運(yùn)行，進(jìn)行下一工序的施工作業(yè)。
10、鋼軌焊接后的打磨
焊后的鋼軌可能存在壓痕、碰傷、電擊傷、劃傷等缺陷，故焊后須進(jìn)行打磨，這是一項(xiàng)細(xì)致的工作，要認(rèn)真對(duì)待，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范要求實(shí)施。焊后打磨時(shí)，在鋼軌為熱態(tài)的情況下，不允許一次成型，要求分兩次打磨第一次打磨（粗磨）在正火之前完成，主要采用手砂輪機(jī)打磨軌冷卻時(shí)的收縮量。待鋼軌正火與矯直后并完全冷卻到環(huán)境溫度時(shí)，再時(shí)行第二次打磨（精磨），主要采用防型打磨機(jī)打磨軌頂面和軌頂內(nèi)側(cè)面。
11、鋼軌焊后的正火
焊后的鋼軌在溫度下降到500℃以下方可正火。正火時(shí)要不斷地在焊縫中心前后約為60～100mm移動(dòng)燃燒器，使焊縫及附近兩側(cè)均勻加熱。做到移動(dòng)頻率約為60次/分鐘，同時(shí)保證溫度在850±25℃停止正火。此過(guò)程容易發(fā)生火災(zāi)，要特別注意。
12、鋼軌焊頭矯直
鋼軌矯直時(shí)的要求：在常溫條件下，用1m專(zhuān)用直尺測(cè)量鋼軌焊接接頭兩邊各0.5m范圍內(nèi)應(yīng)達(dá)到表1標(biāo)準(zhǔn)。不符合表1的要求時(shí)要進(jìn)行矯直和打磨處理。
鋼軌焊頭不直度允許誤差表 表1
焊接后的鋼軌，如其偏差較大，經(jīng)打磨后仍不能滿(mǎn)足規(guī)范要求，則要采用小型液壓油頂?shù)瘸C直沒(méi)備進(jìn)行矯直。洞內(nèi)鋼軌左右方向的調(diào)整采用頂托更方便，如圖1所示。在鋼軌正火后立即用頂托將接頭及附近矯直到誤差范圍之內(nèi)。待接頭冷卻到環(huán)境溫度時(shí)，再次測(cè)量鋼軌的直線度，如超過(guò)誤差范圍時(shí)再采用直軌機(jī)進(jìn)行矯直。
13、鋼軌焊后探傷
當(dāng)焊頭溫度低于250℃時(shí)可澆水冷卻，在50℃以下應(yīng)即可進(jìn)行探傷，這樣做的目的是當(dāng)焊接接頭不合格時(shí)能及時(shí)返回處理與焊接。采用ф3標(biāo)準(zhǔn)，使用正切值為1和正切值為2.5的兩種斜探頭進(jìn)行兩次探傷，偶合劑為濃機(jī)油，檢驗(yàn)焊接接頭全斷面的各種缺陷，當(dāng)缺陷超標(biāo)時(shí)要切除接頭，重新作業(yè)。
14鋼軌焊后的切軌
如查焊后的接頭有任何面積燒傷、裂紋、錯(cuò)位、擦傷、不合格等其他嚴(yán)重缺陷的須切除，然后再重新作業(yè)。在切軌之前一定要將K920焊機(jī)退回切軌處后端方可進(jìn)行。
15、待焊長(zhǎng)軌條的拉攏
在焊接的長(zhǎng)軌接頭出現(xiàn)問(wèn)題切除后，其待焊軌即為被切除的一段長(zhǎng)軌。在拉攏長(zhǎng)軌時(shí)，每隔8～10m的短軌枕鋼板上塞入一個(gè)規(guī)格為φ35×150的滑輪，并適量調(diào)整橫向位移。采用60t液壓拉軌器并結(jié)合撞軌作業(yè)將待焊機(jī)拉攏，拉攏后拆除拉軌器再調(diào)整接頭對(duì)口就可進(jìn)行焊接工作。
三、 施工后做好位移觀測(cè)及記錄
采用觀測(cè)樁法定期對(duì)長(zhǎng)軌條進(jìn)行爬行（位移）觀測(cè)，確定鋼軌的局部伸縮位移所引起的鎖定軌溫這平均變化值。根據(jù)原鎖定軌溫、觀測(cè)時(shí)的軌溫與伸縮位移量計(jì)算出實(shí)際的鎖定軌溫，依據(jù)這些資料確定是否需要進(jìn)行長(zhǎng)軌條的應(yīng)力放散工作。
施工記錄人員要及時(shí)、準(zhǔn)確記錄長(zhǎng)軌條始終端落槽時(shí)的軌溫、里程以及落槽日期、時(shí)間，以便連入長(zhǎng)軌條和放散應(yīng)力，并將鎖定軌溫與鎖定日期列入竣工資料，以備日查考。
深圳地鐵工程道采用K920閃光接觸焊機(jī)對(duì)鋼軌進(jìn)行無(wú)縫焊接，克服了傳統(tǒng)焊接的缺陷，滿(mǎn)足了高速鐵路長(zhǎng)軌、超長(zhǎng)軌的重載、低噪等要求。經(jīng)施工實(shí)踐和記錄數(shù)據(jù)分析，已取得國(guó)際先進(jìn)水平的成果；今后無(wú)縫焊接技術(shù)必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用
