人工换铺法铺轨施工作业指导书.docx

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人工换铺法铺轨施工作业指导书

武汉站货车外绕线及武东南疏解工程

人工换铺法铺轨施工作业指导书

编制：

审核：

中铁七局集团有限公司武汉站货车外绕线

及武东南疏解工程联合体项目部第二项目分部

二OO七年十一月

一、工程概况

本标段正线为区间无缝线路，采用人工换轨法铺设。

1、主要技术标准

铁路等级：

Ⅰ级

正线数目：

双线

正线间距：

4.0m（大桥4.2m）

限制坡度：

6‰

速度目标值:

120km/h

最小曲线半径：

一般1200m，困难800m

牵引种类：

电力机车

机车类型：

内燃机车东风4；电力客机SS8；电力货机SS4

牵引定数：

货车5000t，客车700～1100t

到发线有效长度：

1050m

闭塞方式：

自动闭塞

2、钢轨及配件

正线铺设无缝线路，焊接钢轨采用60kg/mU75V无螺栓孔新钢轨，缓冲轨采用60kg/mU75V长25m标准新轨；

胶接绝缘轨钢轨钢种、类型与区间线路钢轨相同，胶接绝缘轨符合《胶接绝缘钢轨技术条件（TB/T2975-2000）》；

正线道岔及伸缩调节器的钢轨与正线轨道钢轨类型一致。

大中桥上、跨越铁路及重要公路和城市交通要道的立交桥上，在基本轨内侧铺设50kg/m的护轮轨。

南环铁路既有线利用地段，采用60kg/m钢轨。

3、轨枕及扣件

路基上采用2.6m长III型无挡肩混凝土枕，弹条III型扣件，桥上采用2.6m长III型混凝土桥枕，弹条II型扣件，道岔铺设混凝土岔枕。

钢轨伸缩调节器、道岔的轨枕及扣件采用与其配套的轨枕及扣件。

南环线既有利用地段轨枕及扣件标准维持现状。

4、道床

正线道碴采用一级碎石道碴，材料符合国家现行标准《铁路碎石道碴》（TB/T2140-90）一级碎石道碴标准，底碴应符合《铁路碎石底碴》（TB/T2897-1998），单线道床顶面宽度3.4m，道床边坡1：

1.75，碴肩堆高15cm，双线道床顶面宽度分别按单线设计。

正线道碴基床表层类型为土质的路基采用双层道床，道床厚度50cm，其中面碴30cm，底碴20cm。

基床表层类型为级配碎石或级配砂砾石的路基采用单层道床，道床厚度30cm。

硬质岩石路基采用单层道床，道床厚度为35cm。

桥上道床厚度为35cm，中间一侧碴肩、边坡与区间相同，外侧碴肩道碴堆高后填平至挡碴墙或高侧水沟。

二、施工工艺及方法

无缝线路铺设采用人工换铺法施工，其施工工艺流程见下图：

1、测量定位

铺轨前对照设计文件、施工技术规范，对路基断面、中线、高程进行全面检查，合格后放出轨道中心桩、水平桩，并洒石灰线标识铺碴位置和宽度。

2、预铺碴

铺轨前预铺道碴按设计高程预留不大于50mm起道量，分二层预铺，第一层为底碴，第二层为面碴，第二层铺设完毕后采用压强不小于1.4kg/cm2机械碾压，不少于二遍，且碾压范围延伸至道碴前后30m并与线路顺坡。

根据设计的预铺碴厚度、宽度一次铺完，铺完后人工配合推土机整平，检查达到规定的厚度后，再用压路机压实。

预铺碴铺设完成后，对其厚度、宽度、平整度、密实度等进行检查符合要求。

3、铺轨枕

轨枕的种类、型号、每公里铺设数量按施工设计要求（III型轨枕、1667根/km）办理。

所使用的轨枕必须经检验合格，不同类型的轨枕使用必须符合有关规定。

轨枕在铺设前利用火车运输至现场，人工按设计数量对准线路中线散布均匀。

4、铺旧轨

轨枕铺设完毕后，采用人工铺设P43或P50旧钢轨，上好夹板板及扣件。

5、铺碴整道

长轨条连接完毕后，进行人工上碴整道。

第一遍上碴整道，将道碴均匀散布到轨道内，将每节轨道在几个点抬高并用道碴垫实，抬高后的轨面应大致平顺，全轨节抬起后立即向轨枕下面串碴，串满串实，没有吊空板。

然后将线路拨道设计中线位置，达到直线顺直，曲线圆顺。

第二遍上碴整道，首先补充道碴，然后将轨道抬高至设计标高，并增加1～3mm预留沉降量。

起道后的轨道前后高低、左右水平均达到设计和验收标准要求。

然后细方轨枕，并在钢轨两侧40～50cm范围内串满道碴，并保证轨枕中间60cm宽的碴面低于轨枕30mm以上，向枕盒内填补道碴。

道碴串满以后进行捣固，将钢轨外侧40cm，内侧45cm范围的道碴捣实，使之能承受列车的荷载（轨枕中部60cm范围严禁捣实）。

然后按照设计中线细拨轨道，拨道前将枕端的道碴扒开一部分，以减小拨道阻力。

最后进行小量的拨道，校正线路平面位置、整修道床、补足枕盒内道碴、拍实道床边坡及顶面并使之保持稳定。

由于P43或P50轨比P60轨低，所以旧轨轨面按设计标高-5cm控制。

6、卸长轨条

利用火车通过已铺设好的轨道将在焊轨基地焊接好的长轨条运至施工现场，均匀卸在线路两侧。

7、人工换铺长轨条

卸下线路上的旧钢轨，人工将长轨条采用撬棍等将长轨条拨入轨槽，调顺直并上好扣件。

8、整道养护

长轨条铺设好后，再进行整道。

整道重点为：

方正轨枕，补足并紧固配件和扣件，拔顺轨道方向，串实承轨处的枕下道碴，消灭反超高和三角坑。

起道：

起道逐渐提高，每次起道高度不超过15cm。

根据水平桩起道至设计高程。

校正轨道左右水平和前后高低。

轨面高程要求的允许偏差为：

路基上+50mm～-30mm，在建筑物上为±10mm，紧靠站台的轨道为+50mm、不得出现负偏差。

直线两股钢轨面保持同一水平。

曲线外轨超高不大于150mm、超高在缓和曲线内均匀递减；未设缓和曲线段在直线上按不大于2‰的坡度顺接。

在一股钢轨上10m弦量的最大矢度不超过5mm，目视平顺。

在不同轨型、不同厚度轨枕的交接处，其轨面高差用道碴以2‰的坡度向较低方向顺接。

道床捣固密实。

钢轨接头不得有低接头、空吊板；其它处应无连续空吊板。

道床捣固、起道用小型捣固机辅以人工方法进行。

拔道：

拔道时轨道方向应与设计中线一致，偏差小于50mm，直线直、曲线顺，不得有硬弯。

曲线始点、终点与直线连接不得有反弯或鹅头。

轨道中线、线间距、轨距、轨向及错牙允许偏差满足现行铁道部《铁路轨道施工及验收规范》的要求。

9、无缝线路锁定

（1）锁定轨温确定

为了避免出现锁定轨温频繁变化的情况，一定范围内的锁定轨温应根据最不利条件（如：

大跨度桥梁、道岔、桥上道岔等）确定，全段尽量采用统一的锁定轨温。

相邻单元轨节间的锁定轨温差不大于5℃，左右股锁定轨温差不大于3℃，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不大于10℃的要求。

本项目工程范围均位于武汉，最高轨温61.3℃，最低轨温-18.1℃，根据设计要求，锁定轨温拟定为30℃±5℃。

（2）伸缩区、缓冲区布置

根据武汉地区历年最高、最低轨温、轨条长度等计算伸缩区、缓冲区长度，并进行钢轨断缝检算。

无缝线路锁定伸缩区、缓冲区设置及预留轨缝计算如下：

1>计算资料：

①P60钢轨弹性模量E为2.1×105MPa;

②P60钢轨截面积F为7708mm2；

③P60钢轨线膨胀系数α为11.8×10-6m/m•℃；

④武汉地区，最高轨温为61.3℃，最底轨温为-18.1℃；设计锁定轨温为25℃~35℃；则最大温升幅度为maxΔT1=Tmax-Tn=61.3-25

=36.3℃，最大温降幅度为maxΔT2=Tm-Tmin=35-（-18.1）=53.1℃；

⑤P60钢轨最大温度压力maxPt1=EFα（maxΔT1）=2.1×105×7708×11.8×10-6×36.3=693345N=693.3kN；

P60钢轨最大温度拉力maxPt2=EFα（maxΔT）=2.1×105×7708×11.8×10-6×53.1=1014232N=1014.2kN；

⑥P60钢轨接头阻力Rj为400kN；

⑦III型轨枕线路，单根轨枕道床阻力QL为12kN，则每股钢轨单位道床纵向阻力P为12/2×1667/1000=10kN/m；

⑧缓冲区钢轨采用P60钢轨，长度L为12.5m；

⑨构造轨缝δ0为18mm。

2>伸缩区长度计算：

伸缩区长度L=（maxPt-Rj）/P=[max（maxPt1，maxPt2）-Rj）/P

=[max（693.3，1014.2）-400]/10

=61.4m

3>缓冲区预留轨缝计算

①长轨条一端伸缩量计算

伸长量λ1’=（maxPt1-Rj）2/（2EFP）

=（693.3-400）2/（2×2.1×105×7708×10-6×10）

=2.7mm

缩短量λ2’=（maxPt2-Rj）2/（2EFP）

=（1014.2-400）2/（2×2.1×105×7708×10-6×10）

=11.7mm

②缓冲轨一端伸缩量计算

伸长量λ1”=[（maxPt1-Rj）L-PL2/4]/（2EF）

=[（693.3-400）×12.5-10×12.52×/4]/（2×2.1×105×7708×10-6）

=1.0mm

缩短量λ2”=[（maxPt1-Rj）L-PL2/4]/（2EF）

=[（1014.2-400）×12.5-10×12.52×/4]/（2×2.1×105×7708×10-6）

=2.3mm

③总伸缩量计算

伸长量λ1=λ1’+λ1”=2.7+1.0=3.7mm

缩短量λ2=λ2’+λ2”=11.7+2.3=14.0mm

④预留轨缝计算

预留轨缝Δ≥λ1=3.67mm

且Δ≤δ0-λ2=18-14.0=5.0mm

所以，计算预留轨缝为3.67mm≤Δ≤5.0mm

（3）位移观测桩

位移观测桩是无缝线路养护的重要标志桩，位移观测桩应满足牢固、可靠、易于观测和不易被破坏的要求，成对的位移观测应垂直于线路方向。

位移观测桩使用混凝土预制桩，截面100cm见方。

中心用φ16钢筋刻丝。

桩顶部部高出轨面5～20cm，埋深在冻结线以下50cm。

纵向布置如下图：

位移观测桩示意图

（4）无缝线路锁定

①首先上碴整道，调整好线路的方向、水平等；

②焊接长轨条间的接头；

③卸掉所有钢轨扣件，进行应力放散；

④待轨温达到设计锁定轨温（25℃～35℃）范围时，统一上好扣件；

⑤在无缝线路锁定前埋好位移观测桩，线路锁定好后，在钢轨上做好位移标记，并记录数据。

（5）钢轨焊接

长轨条在铺轨基地焊轨生产线采用K1000闪光接触焊机将100米无孔新轨焊接成300m～1500m长钢轨。

工地无缝线路锁定焊接采用铝热焊焊接。

1>施工工艺流程

铝热焊原理是利用铝粉与氧化铁发生氧化还原反应，产生钢水，浇铸在焊缝中完成钢轨焊接。

其焊接施工工艺如下图：

铝热焊焊接工流程图

2>施工方法说明及操作要点

①焊接接头准备

拆开待焊接头两端各6～10根轨枕是的扣件，调整焊缝大小（25±2mm）与位置（距轨枕边100mm以上），刨开接头轨下200mm范围内的道碴，用钢丝刷清洁轨端100-150mm。

轨端锯轨时，不垂直度＜0.8mm。

轨端对正

安装钢轨对正架，将各调整螺栓就位（触及钢轨即可，不得上紧调整螺栓）。

用直尺检查轨端对正情况（卸开无孔钢轨接头后，两轨端仍应基本对正），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）。

②调尖峰

将直尺置于钢轨顶面、并以轨缝居中。

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。

尖峰值暂定为1.6ｍｍ，即直尺为水平状态时，直尺两端尺下间隙均为1.6mm，注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（这样检测容易忽视两边的钢轨不均匀上抬的因素）。

重新检查一遍，轨缝间隙、尖峰值、纵向对直、钢轨无扭转。

③砂模的准备

检查砂模无受潮，无裂纹，无变形，各组件不缺件，状态良好。

将侧砂模在轨缝处进行摩擦，使其与钢轨密贴，清除浮砂。

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（同时在底板下侧轻轻敲打，以使底板与钢轨密贴）。

最后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，注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行加固。

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。

准备两根堵漏棒（在末棍端部包以封箱泥）。

④预热

测量并记录轨温。

天气寒冷时，如果轨温低于15℃，则应用焊炬加热至37℃，焊缝两侧应加热范围见表。

轨温

两侧各应加热的长度（mm）

－9℃～15℃

760～910

－15℃～－9℃

910～1220

安放预热器支架，并调整它的位置，使预热器处于砂模的中央、高低适中。

调节氧气和丙烷的压力，使得焊炬的火焰获得一个在约12mm长的焰心（通常为蓝色）。

火焰稳定之时，按下跑表计时，60kg/m轨预热时间为５分钟。

不间断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。

注意不要预热过度。

⑤焊药的准备（与预热同时进行）

揭下焊药编码标签，并将其贴在焊接记录表中。

将自熔塞安在其位（坩埚底部中央）。

打开焊药包，将焊药倒入坩埚内，用手将焊药搅匀，并将其顶部做成锥形。

插入点火引信，将坩埚盖上。

⑥浇注

将坩埚放在砂模上，并使其在砂模上居中。

打开坩埚盖，点燃点火引信，将点火引信插入焊药中（最深为25mm）重新盖上坩埚盖（在预热结束后，焊药必须在30秒钟之内点燃）。

手持防漏棒，站在两侧准备堵漏。

浇注完毕，当废渣停止流入灰渣盘（砂模中流出最后一滴多余钢水）时，按下跑表开始计时。

⑦拆模及推瘤

浇注以后5分钟开始拆模作业，撤走坩埚及灰渣盘，拆走侧模夹具，夹板和金属底板，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，安装好推瘤机。

浇注以后6分半钟开始推瘤（6分半钟未到之前不要推瘤）。

⑧热打磨

浇注后十分钟，可以对焊缝进行热打磨，打磨时穿戴好防护用品（防护眼镜、护腿等）。

热打磨后，焊缝顶面及内侧面必须高出轨面0.8mm以上。

浇注后15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15分钟后拆除）。

⑨冷打磨

浇注后１小时后，尖峰应完全消失，即可进行冷打磨作业。

冷打磨采用钢轨仿形打磨机，对轨顶面、轨头两侧进行打磨。

采用手提式砂轮机对轨底进行打磨。

⑩探伤、收尾

用超声波探伤仪对焊头进行探伤，焊缝内不得有未焊透、过烧、裂纹、气孔夹碴等有害缺陷，如有上述问题必须锯轨重焊。

如果焊缝良好，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。

清理所有设备、机具。

三、施工注意事项

1、采用一级道碴，道碴强度、耐久性、粒径、级配、含泥量等各项指标符合《铁路道床底碴》（TB/T2897）及《铁路碎石道碴》（TB/T2140）的有关规定。

2、道床饱满，碴肩、边坡及铺设混凝土枕的中部凹槽满足设计要求。

道床整齐、成形美观。

对碴肩及坡脚进行摆码。

3、道床作业分层进行，捣固及稳定作业各不得少于2次。

4、预铺碴摊铺后在线路中心挑槽，挑槽宽30cm,深5cm，保证摊铺后底层道碴表面平整度用3m靠尺测量≤10mm，密度≥1.6g/cm3。

5、轨面高程要求的允许偏差为：

路基上+50mm～-30mm，在建筑物上为±10mm，紧靠站台的轨道为+50mm、不得出现负偏差。

6、直线两股钢轨面保持同一水平。

曲线外轨超高不大于150mm、超高在缓和曲线内均匀递减；未设缓和曲线段在直线上按不大于2‰的坡度顺接。

在一股钢轨上10m弦量的最大矢度不超过5mm，目视平顺。

7、线上料必须堆码整齐。

8、注意施工安全。