深圳地鐵一期工程1號線羅湖火車站到僑城東，4號線少年宮至皇崗口岸，1、4號線西北聯(lián)絡(luò)線，輔助線及出入段線，合計(jì)40.67km。為滿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)國內(nèi)第一臺用于鋼軌焊接的K920閃光接觸焊機(jī)，對深圳地鐵軌道進(jìn)行無縫焊接。

一、 施工準(zhǔn)備

深圳地鐵無縫線路鋼軌采用60kg/m，標(biāo)準(zhǔn)長為25m的高碳微釩（PD3）熱軋鋼。PD3

鋼軌到達(dá)鋪軌基地（福田區(qū)竹子車輛段）后，采用兩臺10t龍吊卸軌，在卸軌過程中輕吊輕放，嚴(yán)禁人工掀鋼軌，以防鋼軌損傷工作人員。

PD3鋼軌堆放時，將鋼軌按標(biāo)準(zhǔn)軌和縮短軌分類，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4層。

2、無縫線路配軌

依據(jù)無縫線路設(shè)計(jì)圖進(jìn)行配軌。為防止在施工過程中軌道車和平板車行走時撞擊軌頭，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。通過配軌計(jì)算編制軌排表，同時在表中注明設(shè)計(jì)或施工中的特殊要求。

3、機(jī)械選型及人員培訓(xùn)

鑒于國內(nèi)第一次采用加拿大的K920閃光接觸焊機(jī)，同時也為了提高焊接質(zhì)量。為了確保機(jī)械操作熟練，能夠及時處理施工中出現(xiàn)的問題，委托E.O.Paton公司的專家對具有基礎(chǔ)知識的職工進(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→移動待焊鋼軌→長軌條與待焊軌對口及焊接→臨時固定焊后的長軌條與移動焊機(jī)→焊后正火→焊后矯直→焊后切軌→接攏待焊長軌條。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)確定報監(jiān)理公司認(rèn)可后，不得隨意改動。操作者在開機(jī)前，應(yīng)對焊機(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，再由工長復(fù)查確認(rèn)，一切正常方可開始進(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)與長軌條始端連接，同時扣緊緩沖軌和長軌始端。

4、 拆除待焊鋼軌扣件螺栓

　　使用內(nèi)燃動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)部門提供的短軌長度進(jìn)行鋸軌，不得超出允許誤差，插入的短軌不得小于9m。

　　當(dāng)長軌條與緩沖軌連接時則需鉆孔。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。在軌腰打磨過程中其母材打磨深度不得超過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0.55mm。

在打磨長軌起始端的三根標(biāo)準(zhǔn)軌時采用微型龍門吊將鋼軌移動出軌枕，將其端頭墊上

高度為50mm以上的支撐墊以便打磨。

7、 移動待焊鋼軌

隨著長軌條焊接長度的增加，由于焊接損耗而導(dǎo)致待焊機(jī)距離長軌越來越遠(yuǎn)，因此需要移動待焊軌使之與長軌條合攏。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），確保鋼軌始終在滑輪上靈活移動；在曲線段首先采用微型龍門吊將待焊機(jī)橫向移動，然后方可以縱向滑動。

8、 長軌條與待焊軌對口及焊接

　　首先將承載焊機(jī)的平板車以5km/h的速度靠近焊縫附近進(jìn)行對位，對位尺寸為平板車前輪中心距離長軌條端頭約為3m，以保證焊機(jī)頭中心點(diǎn)在焊縫處。再將平板車后輪固定，以防滑車，放下平板車前端兩側(cè)液壓油頂并支墊穩(wěn)固，用液壓油頂將平板車兩側(cè)的前輪水平提升距離軌面約6~8cm。自平板車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）。然后將待焊和軌端頭用液壓油頂頂起，從長軌端面的第二個軌枕鋼墊板上塞入45mm高的Ⅱ式支座，將頂起的長軌端頭支撐穩(wěn)固。同時將等焊的標(biāo)準(zhǔn)軌（中縮短軌）吊起（用起道機(jī)或微型龍門吊）放至滑輪上（2組/根）并推向長軌，使長軌端面與待焊機(jī)不焊接端約標(biāo)準(zhǔn)軌長的1/3處，將鋼軌吊起，以便鋼軌上下、左右、前后調(diào)整。同時用油頂將等焊機(jī)準(zhǔn)備焊接的端頭提起，與長軌條等焊端一樣，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)確對齊。

　　對齊的技術(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收縮。在調(diào)整過程中適當(dāng)使鋼軌接頭上翹，此進(jìn)可將焊機(jī)機(jī)頭對入焊接處。

　　焊機(jī)機(jī)頭對入焊縫外并夾緊后，再次檢查鋼軌對接情況，符合質(zhì)量時即可進(jìn)入焊接工序，進(jìn)行自動焊接。鋼軌焊接完成后，即時移開焊頭，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。同時從另一端檢查對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，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、 臨時固定焊接后的長軌條并移動焊機(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)定力矩擰緊一組扣件。

　　K920閃光接觸焊機(jī)平板車以5km/h以下的速度向下一個接頭運(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)真對待，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范要求實(shí)施。焊后打磨時，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，再時行第二次打磨（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。正火時要不斷地在焊縫中心前后約為60～100mm移動燃燒器，使焊縫及附近兩側(cè)均勻加熱。做到移動頻率約為60次/分鐘，同時保證溫度在850±25℃停止正火。此過程容易發(fā)生火災(zāi)，要特別注意。

　　12、鋼軌焊頭矯直

　　鋼軌矯直時的要求：在常溫條件下，用1m專用直尺測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)打磨后仍不能滿足規(guī)范要求，則要采用小型液壓油頂?shù)瘸C直沒備進(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，再次測量鋼軌的直線度，如超過誤差范圍時再采用直軌機(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)焊接接頭不合格時能及時返回處理與焊接。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、待焊長軌條的拉攏

　　在焊接的長軌接頭出現(xiàn)問題切除后，其待焊軌即為被切除的一段長軌。在拉攏長軌時，每隔8～10m的短軌枕鋼板上塞入一個規(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)整接頭對口就可進(jìn)行焊接工作。

三、 施工后做好位移觀測及記錄

　　采用觀測樁法定期對長軌條進(jìn)行爬行（位移）觀測，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、觀測時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)行長軌條的應(yīng)力放散工作。

　　施工記錄人員要及時、準(zhǔn)確記錄長軌條始終端落槽時的軌溫、里程以及落槽日期、時間，以便連入長軌條和放散應(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)對鋼軌進(jìn)行無縫焊接，克服了傳統(tǒng)焊接的缺陷，滿足了高速鐵路長軌、超長軌的重載、低噪等要求。經(jīng)施工實(shí)踐和記錄數(shù)據(jù)分析，已取得國際先進(jìn)水平的成果；今后無縫焊接技術(shù)必將得到越來越廣泛的應(yīng)用