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1、地铁伤损钢轨更换铝热焊施工技术总结摘要：目前，我国已有 40 余座城市上报了城市轨道交通打算，截止到 2023 年将开通的运营里程到达 7395km，随着城市轨道交通行业的不断进展、运营里程的不断增加、轨道线路设备老化及地铁钢轨伤损进展快速，各个城市轨道交通运营维护者需加强对地铁伤损钢轨的判别和更换，保证轨道线路的平稳运行。由于施工空间、运营等因素的限制，地铁伤损钢轨更换多承受铝热焊施工。本文依据中铁一局集团杭州地铁 1 号线伤损钢轨更换的实际案例对施工中的技术、安全保障和现场组织进展了总结。关键词：地铁伤损钢轨；铝热焊施工；技术总结一、工程概况杭州地铁 1 号线正线及折返线线路长度114.6
2、30km，既有车站 38 座，其中高架段车站 3 座，分别为乔司南、乔司、翁梅。车辆段场线路长度29.681km，分别为七堡车辆段和湘湖停车场。杭州地铁 1 号线与杭州城市轨道交通线网中多条线路换乘，在滨康路站、城站站、打铁关站与规划 5 号线换乘，在江陵路站与规划6 号线换乘，在近江站、火车东站、彭埠站与规划 4 号线换乘，在凤起路站与规划2 号线换乘，在武林广场站、西湖文化广场站与规划3 号线换乘，在打铁关站设有与国铁接轨的专用线。线路最大坡度为34.8，正线曲线共计 233 支/43.694km，最小曲线半径为 300m，关心线最小曲线半径为 200m，最大坡度为 30，出入线最小曲线半
3、径 200m，最大坡度为 34；全线共设 60kg/m 钢轨 9 号单开道岔 64 组，5m 间距穿插渡线 3 组，道岔承受 U75V 轨制造，道岔道床为短枕式整体道床。杭州 1 号线正线承受 60kg/m 钢轨无缝线路，正线焊接接头约为8120 头。正线、关心线及出入线整体道床一般地段、铺设减振垫及钢弹簧浮置板地段承受DT2-1 型无挡肩弹性分开式扣件及配套短轨枕；中等减振地段承受压缩型减振扣件及配套短轨枕；与国铁接轨专用线碎石道床局部承受弹条型扣件及型预应力混凝土枕。依据前期业主杭港公司轨道探伤工班探伤统计截止到2023 年 3 月，杭州地铁 1 号线既有伤损钢轨 264 处，分别为母材总
4、共有 199 处伤损，其中轻伤 135 处，轻伤有进展 64 处。道岔伤损总共有 65 处，其中未到达轻伤 26 处，轻伤 26 处，轻伤有进展 13 处，均不在岔心。对轻伤处所要按周期加强监控，对轻伤有进展处全部打算的安排更换铝热焊施工，截止 到 2023 年 3 月已累计完成伤损钢轨更换110 余处。二、工艺原理铝热焊是应用铝和氧化铁发生化学反响置换出铁的原理而形成的一种钢轨焊接技术，其 化学反响式：Fe2O3+2Al2FeAl2O3+850KJ 这一反响式说明，铝能与氧化铁发生氧化复原反 应即铝热反响，并伴随产生大量的热能，在无需外部能源的状况下，就可以生成熔化的 高温铁水。这些高温铁水
5、可以将添加在铝热焊剂中并已混合均匀的合金元素完全熔化在一起， 形成特定化学成分的钢水。假设将钢水浇铸于固定在两根钢轨接缝处的砂型内，即可将两根 钢轨焊铸在一起，最终形成与钢轨的化学、冶金和机械性能等方面相匹配的焊接接头。这种 熔铸式的钢轨焊接方式，焊缝整体性能好，焊接速度快，而操作并不简单。三、工法特点1. 地铁伤损钢轨更换铝热焊施工简便易操作，作业安全性高。2. 焊接操作方法简洁，简洁上手；设备轻松，携带便利。四、施工方法依据地铁公司要求提报伤损钢轨更换施工打算，做好施工防护，车站派驻站联络员，现场设置施工负责人和防护人员，人工进展扣配件撤除、钢轨切割、安放轨、钢轨焊接、打磨、线路几何尺寸调
6、整。五、工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程，见图 5.15.2 施工要点5.2.1 施工预备1、技术预备伤损钢轨的判定：钢轨伤损按程度划分为轻伤、重伤、折断三类，伤损钢轨到达重伤标准时需马上予以更换。2、更换长度确实定：（1） 、正线插入短轨长度因大于 6m 长度，相邻焊头之间距离宜大于6m。（2） 、确定钢轨更换长度时应考虑尽量将焊接位置预留至混凝土枕中间位置，单向焊头距离铁垫板边缘位置大于 100mm。3、钢轨整备：（1） 、现场更换长度确定完成后，轨实行现场承受备用钢轨切割或车辆段场切割运输的方式工程车运送至施工现场。（2） 、提前运送到现场的轨因实行用枕木垫高的方式放置，放置天数一
7、般不大于7 天时间完成更换。4、内业：提报焊接施工打算，组织人员学习铝热焊施工工艺，斯密特铝热焊说明书、施工留意事项、召开施工前会议，落实技术交底，把握相关标准标准。5、现场：调查现场施工作业地点环境、预备各种施工机具、焊接用气氧气、丙烷、材料、电源、落实施工打算、联系协作单位，把握作业当每天气状况，落实人员、交通、安 全防护用品到位状况。备注：施工打算提报需留意事项：a、需开启隧道通风周打算时要求，补充打算或临时打算由于需协调部门较多，故不需要写隧道通风；b、需三级负荷供电如与停电打算冲突，需联系机电进展手动投入，区间开启远程照明；c、需动火作业，防火纠察员：XXX；d、作业过程中可能产生红
8、光带，需通号协作通号组已同意； e、如需要供电协作时，请说明。其中第a、b、c、d 条每个施工打算都需要表达，第e 条依据现场实际状况提报。5.2.2 焊接施工工艺1、轨道预备、检查线路的水平与长平。、检查轨缝大小282mm与位置距轨枕边 100mm 以上。、测量轨温。、卸开需要焊接的钢轨扣件、钢轨接头，取走两侧各根轨枕的扣件和胶垫。卸开扣件范围为焊头前后各 6 块枕木的扣配件、刨开接头轨下 2mm 范围内的道碴。碎石道床、用钢丝刷清洁轨端mm。、轨端锯轨时，不垂直度0.mm。8、锯完后，轨端两侧 500 范围内进展全面断除锈，露出光泽%以上，留意不要打磨太深。2、轨端对正、安装钢轨对正架，将
9、各调整螺栓就位触及钢轨即可，不得上紧调整螺栓。、用直尺检查轨端对正状况，按对正架操作程序，松紧相应的调整螺栓对正轨端水平对平、纵向对直、扭转对正。、调尖峰a、将直尺置于钢轨顶面、并以轨缝居中。b、用楔形垫板在轨缝两侧的轨枕上胶垫已去除，将轨端上调轨底的两侧同时打进楔形垫板，以防钢轨侧移。亦可用对正架调尖峰。c、尖峰值暂定为 1.6，即直尺为水平状态时，直尺两端尺下间隙均为1.6mm，留意不得用直尺一端贴紧钢轨，而另一端翘起3.2mm 的方法来检查尖峰值这样检测简洁无视两边的钢轨不均匀上抬的因素。3、重检查一遍，轨缝间隙、尖峰值、纵向对直、钢轨无扭转。4、砂模的预备、检查砂模无受潮，无裂纹，无变
10、形，各组件不缺件，状态良好。、将侧砂模在轨缝处进展摩擦，使其与钢轨密贴，去除浮砂。、将底砂模置于金属板中，将密封膏挤入底砂模两侧的槽中，将底砂模与金属底板架于轨底，并以轨缝居中，拧紧金属底板的固定螺丝同时在底板下侧轻小扣打，以使底板与钢轨密贴。、最终一次确认轨端的对正。、将两侧的砂模装入侧模夹板中，再将侧模置于底板上，并以轨缝居中有废渣出口的侧模位于钢轨的低侧。、套上侧模夹具，留意不要用力过度而夹裂侧砂模。、将砂模上部开口盖住。、用封箱泥封堵缝隙，外面再加一层封箱泥进展加固。、放上灰渣盘在砂模灰渣流出口及夹具螺纹上抹一层封箱泥。在灰渣盘底部，垫一层干砂。、在轨枕盒内放一块铁板，并撒一层干砂。、
11、预备两根堵漏棒在末棍端部包以封箱泥。5、预热、测量并记录轨温。天气严寒时，假设轨温低于，则应用焊炬加热至， 焊缝两侧应加热范围见下表。假设轨温低于 15，则两侧钢轨加热后用毯状物或保温罩予以保温，并在推瘤之后用保温罩扣在焊缝之上保温格外钟。、安放预热器支架，并调整它的位置，使预热器处于砂模的中心、凹凸适中。、氧气及丙烷气压力调整a、在氧气及丙烷气钢瓶上，将调整器的压力完全释放，使压力表指针归零。 b、将气焊炬的两个阀门完全翻开。c、渐渐地并且完全地翻开氧气和丙烷气瓶，利用调整器增大压力，使得丙烷气的压力为0.070.7kg/cm2，氧气压力为 0.494.9kg/cm2。d、关掉气焊炬上的两个
12、阀门此时压力调整完成，假设钢瓶上的调整器不被调乱，则无须再重复此调整过程。火焰调整a、在砂模外稍许翻开焊炬的丙烷阀门，点燃火焰并将丙烷阀门再稍许开大些。b、渐渐翻开焊炬的氧气阀门，调整两个阀门的开度，直到丙烷气阀门完全翻开，而氧气阀门也开到一个适当的程度，使得焊炬的火焰获得一个在约12mm 长的焰心通常为蓝色。、将焊炬快速放在支架上，并将焊炬置于砂模的中心定位，火焰从砂模的两侧均匀地冒出来假设火焰的声音发生转变时，关掉焊炬的氧气阀门，并重翻开约三分之一转。、火焰稳定之时，按下跑表计时，kg/m 轨预热时间为分钟。、将分流塞置于砂模边缘进展加热，有刻字的一侧朝向火焰，并使其靠近火焰但不在火焰中。
13、、不连续地注视整个加热过程，到规定的预热时间，跑表按停，确认时间，填入表中，将焊炬从砂模中取出，此时轨头，轨腰应为颜色发红。留意不要预热过度。、将分流塞放到砂模顶部的中心开口处，并用木棒轻轻捣实。、确认预热问题，先关氧气阀门，再关丙烷气阀门。、在低温顺大风的天气中应实行适当的保温与防风措施。6、焊药的预备与预热同时进展、检查钳锅不得受潮，无损伤，钳锅内无杂物。、检查焊药包是否有破损或受潮。揭下焊药编码标签，并将其贴在焊接报表中。、将自熔塞安在其位钳锅底部中心。、翻开焊药包，将焊药倒入钳锅内，用手将焊药搅匀，并将其顶部做成锥形。、插入点火引信，将钳锅盖上。7、浇注、将钳锅放在砂模上，并使其在砂模
14、上居中。、翻开钳锅盖，点燃点火引信插入焊药中最深为mm重盖上钳锅盖在预热完毕后，焊药必需在秒钟之内点燃。、手持防漏棒，站在两侧预备堵漏。、浇注完毕，当废渣停顿流入灰渣盘砂模中流出最终一滴多余钢水时，按下秒表开头计时。8、拆模及推瘤、浇注以后分钟开头拆模作业。a、撤走钳锅及灰渣盘。b、拆走侧模夹具，夹板和金属底板。c、用热切凿切除焊头的顶部，推入铁铲中、并清理轨顶面、侧面的封箱泥。 d、将外侧钢柱敲掉。9、安装好推瘤机。（1） 、浇注以后分半钟开头推瘤分半钟未到之前不要推瘤。（2） 、将小钢柱从轨侧推开，并从柱基处切除。10、热打磨、浇注后格外钟，可以对焊缝进展热打磨，打磨时穿戴好防护用品防护眼
15、镜、护腿等。、热打磨后，焊缝顶面及内侧面必需高出轨面0.8mm 以上。、浇注后 1分钟，撤掉调尖峰用的楔形垫板，以便让焊缝冷却至水平对正架亦在分钟后撤除。10、冷打磨、待温度降至 200 度以下可进展冷打磨作业此至尖峰应完全消逝，经冷打磨后，焊缝外形尺寸应符合设计标准的要求，即轨顶面不平度0.3mm/m，轨内侧工作面不平度0.3mm/m，轨底不平度0.5mm/m。、冷打磨作业过程不得消灭使钢轨发蓝的现象。、现场打磨钢轨含粗打磨与精打磨承受型或类似型号手推摆式钢轨打磨机，打磨钢轨时必需严格按操作规程进展操作。、打磨轨底使用棒砂轮，利用打磨架对轨底进展反向打磨，用镜面反照监视打磨的全过程并检查打磨
16、的质量，操作人员必需经岗前培训，持证上岗。11、探伤、方法工艺：焊后每个焊头都必需经过探伤。涂抹藕合剂后，用探伤仪对每个焊头进展探伤。、技术要求：探伤在仿型打磨完毕轨温降到50以下才能进展。探伤结果必需符合有关规定，不符合规定时必需切除焊缝两侧各50 后重焊接。、探伤作业人员必需取得无损检测资格鉴定考核委员会颁发的无损检测操作证书，方可上岗作业。12、收尾工作、恢复轨道、道床的原有状态。、废弃物不得乱扔，收入蛇皮袋中统一处理。、做好焊接接头的标识，留意区分单元焊与锁定焊，位置不得倒错。、清理全部设备、机具。六、质量掌握6.1 易消灭的质量问题6.1.1 钢轨焊接封箱过程中作业人员封箱不严，导致
17、漏锅，消灭焊接事故。6.1.2 焊接预热缺乏，氧气、丙烷供气特别。6.1.3 天气不良时未实行防雨、保温顺拉伸器保压等措施。6.2 保证措施6.2.1 作业人员在作业过程中严格落实作业卡掌握度，在封箱作业时实行双向轮番捣鼓的措施，确保封箱无问题。6.2.2 作业前提前测量氧气、丙烷等气体的状况，在作业过程中将压力调试到标准范围内， 并时刻监控。6.2.3 作业过程前如与高架段施工作业，请提前关注天气状况，避开雨天作业，气温较低时实行保温措施。6.2.4 现场施工技术人员应对施工的全过程进展掌握，对不合格处准时提出，并下发整改通知单，确保工程质量。七、安全措施7.1 主要安全风险分析7.1.1
18、地铁运营施工安全。7.1.2 地铁施工中动火作业掌握。7.1.3 地铁施工中易燃、易爆品掌握。7.1.4 地铁施工中人员安全、防护卡控。7.1.5 地铁施工中线路请销点及出清卡控。7.2 保证措施7.2.1 施工前，按要求由探伤工班开具伤损钢轨通知书，书面形式告知正线轨道工班，正线轨道工班告知施工方。施工方开具修理工单，提报施工打算、联系协作单位，施工打算批 准后，方可组织施工。7.2.2 施工过程中做好施工防护，作业人员按要求佩戴好防护用品，严格依据施工标准要求操做。7.2.3 预热抢在点火，调整火焰和带火移动时，应当高举枪口并使枪口火焰向无人、无物上空，防止火焰伤人。7.2.4 焊剂反响与
19、浇筑钢水时全部人员应距坩埚3m 以外，观看者带护目镜，护目镜镜片级别为 5 级。7.2.5 打磨时作业人员必需穿戴防护用品。安全帽、反光衣、劳保鞋、护目镜、护腿7.2.6 灼热状态下的浇筑棒、砂型残渣、坩埚、灰渣盘及铝热焊反响后的产物，应放置在枯燥、无易燃物的地方。7.2.7 氧气瓶、燃气瓶与明火之间安全距离 10 米，气瓶之间安全放置安全距离 5 米。7.2.8 焊接完成后，由于钢轨轨温较高，不满足焊缝探伤条件，故按要求用鼓包夹板和急救器对焊接好的焊头加固处理，次日，提报施工打算撤除鼓包夹板及急救器，焊缝探伤。7.2.9 作业完成后，准时清理机具、材料、认真检查施工现场，确认现场清理干净前方
20、可离开。现场焊接产生的焊接垃圾，要第一时间清理出轨行区。7.2.10 施工负责人、施工监管人为现场出清卡控的第一和最终责任人，待作业完后，施 工负责人、施工监管人最终出清作业现场，认真认真检查现场施工是否有遗留，出清完成后， 关好端门，按要求填写好完工前工作掌握清单，在车控室，由值班站长向行调申请销点。八、环保措施8.1 施工现场的产垃圾，应集中堆放，统一弃于指定地点，不得随便弃放。8.2 对于施工中废弃的零碎配件，边角料、包装箱等准时收集清理并搞好现场卫生，以保证现场环境不受破坏。8.3 尽量不使用难于降解的材料作为包装食品，如有应准时回收，统一处理。8.4 要求做到工完料清。九、应用实例9
21、.1 工程简介杭州地铁 1 号线维保工程部担当杭州地铁1 号线轨道委外维保效劳工程，自2023 年进场以来，结合杭州地铁 1 号线钢轨伤损状况，制定伤损钢轨更换年度、月度打算，结合钢轨伤损进展状况，准时对伤损钢轨进展更换，截止到现在已累计更换伤损钢轨103 余根，为公司产生产值达 700400 元。9.2 施工状况9.2.1 杭州地铁 1 号线自 2023 年 10 月 26 日开通运营，我公司与 2023 年 7 月 25 日开头轨道维保施工。9.2.2 自 2023 年 7 月 25 日开头轨道维保施工以来，已累计更换完成伤损钢轨110 余根， 仅 2023 年完成伤损钢轨更换 42 根。9.2.3 在施工过程中，工程部严格依据杭港公司施工治理方法施工，在施工过程中严格落实安全卡掌握度，在施工中无钢轨焊接质量事故消灭。9.3 工程结果评价杭州地铁 1 号线为杭州首条开通运营的地铁，托付港铁运营治理，各项治理制度、安全管控措施颇为严格，由于我们在施工中始终坚持零缺陷施工，在数次钢轨更换及轨道维保施工中，严格要求，各项施工生产、安全卡控落实有效。最终2023 年 5 月我们连续中标杭州 地铁 5 号线轨道施工任务。