嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法.pdf

本发明公开了一种嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，旨在提供一种适合中国国情，能够降低施工难度，施工工艺简单易行，施工造价低，施工效率高的施工方法。包括下述步骤：对导向轨除锈，导向轨的底面与侧面进行U90底漆处理；导向轨焊接，其中对全线长轨条和曲率半径大于200m的弯轨采用气压焊接，对道岔区及小曲率半径的弯轨采用窄间隙手工电弧焊；在承轨槽和导向轨的两侧分别喷涂粘接底漆P21，浇注环氧树脂。本发明的施工方法降低了操作难度，降低了施工成本，提高了施工效率。通过制定有效可行的焊接工艺，保证了施工质量，有效地解决了道岔区的轨缝焊接问题。

1、  一种嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)对导向轨表面进行喷砂或抛丸的除锈处理，使导向轨表面粗糙度达到Sa2.5级；并采用高压风进行除尘和干燥处理，使导向轨表面达到U90施工的要求；随即对导向轨的底面与侧面进行U90底漆处理，导向轨两端头预留20-30cm长度不涂刷U90；
(2)在U90至少进行24小时固化运到现场，按计划排轨，进行导向轨的焊接，其中对全线长轨条和曲率半径大于200m的弯轨采用气压焊接技术，对道岔区及曲率半径为10.5-200m的小曲率半径的弯轨采用窄间隙手工电弧焊；焊接后，对接头处进行正火处理；之后对焊后的导向轨补涂U90底漆；
(3)在处理好并涂刷U90底漆的承轨槽底部浇注环氧树脂，对槽底进行找平，并形成绝缘层；之后，每隔1-2米安放绝缘垫板的底板，使导向轨的顶面标高相对混凝土路面标高为3±3mm，之后将焊接好的导向轨放入承轨槽内，调整平顺度、直线度满足设计要求；并在导向轨两侧与绝缘垫板的底板相应的位置安放绝缘垫板的两侧板；
(4)导向轨入槽调整完毕后，将填充块用胶固定在导向轨轨底的两肩上；
(5)在承轨槽和导向轨表面进行除尘和干燥处理，使承轨槽和导向轨的表面符合P21的施工要求，在承轨槽和导向轨的两侧分别喷涂粘接底漆P21；
(6)将脱模剂喷涂在浇灌模具和堵头模具上，干燥60分钟后，将模具安装在轨头上，并将堵头模具安装在两端，之后从导向轨的外侧注入环氧树脂，待环氧树脂从另一侧流出后，再从另一侧浇注，将承轨槽填满环氧树脂，待环氧树脂固化到一定硬度后将浇灌模具与堵头模具拆除掉，待环氧树脂完全硬化后完成导向轨的施工。

2、  根据权利要求1所述的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，所述浇灌模具和堵头模具采用氯丁橡胶材料。

3、  根据权利要求1所述的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，气压焊接后，当焊接接头降温到500℃以下之后，对接头处进行正火处理，气压焊接后对接头处正火处理工艺为：将接头重新加热至850℃以上，持续1-2min，然后缓慢冷却到室温。

4、  根据权利要求1所述的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，所述窄间隙手工电弧焊包括下述步骤：
(1)表面处理：对被焊导向轨端部进行表面处理，消除缺陷，达到焊接的质量要求；
(2)焊接前预热：采用加热器对导向轨两端的轨底、轨腰和轨头进行加热，加热范围在距轨端100mm-150mm范围内，加热温度为450℃-500℃；
(3)预热达到温度后，使用导向轨焊接专用焊条对导向轨进行窄间隙手工电弧焊，焊条在使用前在350-400℃烘干1-2小时，并放在干燥箱内拿到现场使用，焊接顺序分为三个阶段：第一阶段为打底焊接，第二阶段为轨底焊接，第三阶段为轨腰和轨顶焊接，第三阶段为轨底盖面焊接和轨顶盖面焊；具体焊接工艺为：将引弧挡块放在轨底端部两侧，进行第一阶段的焊接，打底焊的电流为140-160A，首先沿一侧焊接，并在清渣后焊另一侧，打底焊完成后，采用电锤或手锤进行除渣，然后进行第二阶段的轨底焊接，从第二层焊接起，焊接电流为160-180A，每一道焊缝焊完后，将焊渣清除干净；轨底焊完后，立即将轨腰模具卡在导向轨腰部，然后进行第三阶段的轨腰焊接，焊接电流控制在220-230A，焊接连续进行，不进行清渣；焊完轨腰部分后，趁热焊接轨顶，轨顶也采用连续焊接方法，焊接过程中不进行除渣；轨顶焊接完毕后，立刻将焊接模具拆除，并采用连续焊接的方法进行轨底和轨头上表面的盖面焊接，焊接电流为300-500A，焊接完成后，立刻用火焰切割工具将引弧挡块部分切除掉；
(4)全部焊接完成后，对接头进行正火处理，所述正火处理为：将接头部位均匀加热到800℃，保温1-2min，然后缓慢冷却到室温；
(5)用砂轮机将轨头焊缝凸起的部分打磨平顺，然后沿导向轨纵向进行打磨使焊接接头的平直度达到要求；
(6)导向轨窄间隙电弧焊接头焊接后进行探伤检查，合格后即完成全部焊接；如发现轨底焊缝处有超标缺陷时，应消除缺陷，进行重新焊接。

5、  根据权利要求1所述的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，所述填充块为三角形泡沫。

6、  根据权利要求1所述的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，打底、轨底、轨底盖面和轨顶盖面焊接使用的焊条直径为4mm，轨腰、轨头的焊条直径为5mm。

嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法
技术领域
本发明涉及一种嵌入式轨道交通工程的施工技术。
背景技术
嵌入式轨道交通工程是一种全新的城市轨道交通工程，该新型交通工程在中国尚属首例，工程采用TRANSLOHR系统的导向轨和特殊转弯型道岔，目前，嵌入式轨道交通施工技术引用的是法国LOHRE公司的施工技术及国际EDILON公司的树脂材料。上述施工技术由于要求具备专业的施工队伍和专用的施工设备，不适合中国的国情，使国内的施工受到限制，主要存在以下问题：
1.导向轨的无缝焊接技术：
针对TRANSLOHR系统的导向轨和道岔，设计要求长轨条采用铝热焊接方案，然而，铝热焊接造价高，效率低，而且，不适于道岔区的轨缝的窄间隙焊接。另外，根据导向轨生产厂家提供的成分，其碳含量在0.4-0.6之间，锰含量约1.2，综合其他成分，其碳当量较高，可焊性较差。同时由于焊接接头形式的局限，焊接工艺掌握不当，极易产生气孔、裂纹和夹渣等缺陷。
2.EDILON系列产品中Edilon Primer U90WB(U90)的施工技术具有局限性：
在Edilon Primer U90WB的施工中，导向轨的U90底漆处理，要求在喷砂完成，运到现场后入槽前进行施工，由于导向轨喷砂后，露天放置仍很容易生锈，除锈工作给施工带来很大的难度，需要投入相当大的人力与物力进行除锈，施工效率低。
3.法方提供的浇注模具非常软，不容易脱模，施工难度大。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种适合中国国情，能够降低施工难度，施工工艺简单易行，施工造价低，施工效率高的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)对导向轨表面进行喷砂或抛丸的除锈处理，使导向轨表面粗糙度达到Sa2.5级；并采用高压风进行除尘和干燥处理，使导向轨表面达到U90施工的要求；随即对导向轨的底面与侧面进行U90底漆处理，导向轨两端头预留20-30cm长度不涂刷U90；
(2)在U90至少进行24小时固化运到现场，按计划排轨，进行导向轨的焊接，其中对全线长轨条和曲率半径大于200m的弯轨采用气压焊接技术，对道岔区及曲率半径为10.5-200m的小曲率半径的弯轨采用窄间隙手工电弧焊；焊接后，对接头处进行正火处理；之后对焊后的导向轨补涂U90底漆；
(3)在处理好并涂刷U90底漆的承轨槽底部浇注环氧树脂，对槽底进行找平，并形成绝缘层；之后，每隔1-2米安放绝缘垫板的底板，使导向轨的顶面标高相对混凝土路面标高为3±3mm，之后将焊接好的导向轨放入承轨槽内，调整平顺度、直线度满足设计要求；并在导向轨两侧与绝缘垫板的底板相应的位置安放绝缘垫板的两侧板；
(4)导向轨入槽调整完毕后，将填充块用胶固定在导向轨轨底的两肩上；
(5)在承轨槽和导向轨表面进行除尘和干燥处理，使承轨槽和导向轨的表面符合P21的施工要求，在承轨槽和导向轨的两侧分别喷涂粘接底漆P21；
(6)将脱模剂喷涂在浇灌模具和堵头模具上，干燥60分钟后，将模具安装在轨头上，并将堵头模具安装在两端，之后从导向轨的外侧注入环氧树脂，待环氧树脂从另一侧流出后，再从另一侧浇注，将承轨槽填满环氧树脂，待环氧树脂固化到一定硬度后将浇灌模具与堵头模具拆除掉，待环氧树脂完全硬化后完成导向轨的施工。
所述浇灌模具和堵头模具采用氯丁橡胶材料。
气压焊接后，当焊接接头降温到500℃以下之后，对接头处进行正火处理，气压焊接后对接头处正火处理工艺为：将接头重新加热至850℃以上，持续1-2min，然后缓慢冷却到室温。
所述窄间隙手工电弧焊包括下述步骤：
(1)表面处理：对被焊导向轨端部进行表面处理，消除缺陷，达到焊接的质量要求；
(2)焊接前预热：采用加热器对导向轨两端的轨底、轨腰和轨头进行加热，加热范围在距轨端100mm-150mm范围内，加热温度为450℃-500℃；
(3)预热达到温度后，使用导向轨焊接专用焊条对导向轨进行窄间隙手工电弧焊，焊条在使用前在350-400℃烘干1-2小时，并放在干燥箱内拿到现场使用，焊接顺序分为三个阶段：第一阶段为打底焊接，第二阶段为轨底焊接，第三阶段为轨腰和轨顶焊接，第三阶段为轨底盖面焊接和轨顶盖面焊；具体焊接工艺为：将引弧挡块放在轨底端部两侧，进行第一阶段的焊接，打底焊的电流为140-160A，首先沿一侧焊接，并在清渣后焊另一侧，打底焊完成后，采用电锤或手锤进行除渣，然后进行第二阶段的轨底焊接，从第二层焊接起，焊接电流为160-180A，每一道焊缝焊完后，将焊渣清除干净；轨底焊完后，立即将轨腰模具卡在导向轨腰部，然后进行第三阶段的轨腰焊接，焊接电流控制在220-230A，焊接连续进行，不进行清渣；焊完轨腰部分后，趁热焊接轨顶，轨顶也采用连续焊接方法，焊接过程中不进行除渣；轨顶焊接完毕后，立刻将焊接模具拆除，并采用连续焊接的方法进行轨底和轨头上表面的盖面焊接，焊接电流为300-500A，焊接完成后，立刻用火焰切割工具将引弧挡块部分切除掉；
(4)全部焊接完成后，对接头进行正火处理，所述正火处理为：将接头部位均匀加热到800℃，保温1-2min，然后缓慢冷却到室温；
(5)用砂轮机将轨头焊缝凸起的部分打磨平顺，然后沿导向轨纵向进行打磨使焊接接头的平直度达到要求；
(6)导向轨窄间隙电弧焊接头焊接后进行探伤检查，合格后即完成全部焊接；如发现轨底焊缝处有超标缺陷时，应消除缺陷，进行重新焊接。
所述填充块为三角形泡沫。
打底、轨底、轨底盖面和轨顶盖面焊接使用的焊条直径为4mm，轨腰、轨头的焊条直径为5mm。
本发明具有下述技术效果：
1.本发明的施工方法全线长轨条和大曲率半径的导向轨采用气压焊接技术，对道岔区及部分小曲率半径的弯轨区采用窄间隙手工电弧焊，并通过制定合理的窄间隙手工电弧焊焊接工艺，降低了操作难度，降低了施工成本，提高了施工效率。通过制定有效可行的焊接工艺，保证了施工质量，有效地解决了道岔区的轨缝焊接问题。同时，由于使用不同直径的焊条，在保障质量的条件下，提高了焊接效率。
2.通过对U90施工顺序的改进，既节省了现场涂刷U90的工作量，又降低了导向轨生锈的机率，防止导向轨大面积生锈，降低了除锈的劳动强度，而且，施工质量很容易得到保证。
3.浇灌模具和堵头模具采用氯丁橡胶材料，使模具具有一定的硬度，保障脱模的顺利进行，降低了施工难度。
附图说明
图1为发明嵌入式轨道交通工程导向轨的施工示意图。
图中：
1.导向轨    2.绝缘垫片底板    3.填充块    4.固化的环氧树脂。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。
本发明的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工方法中使用的树脂材料为Edilon公司的系列树脂产品，主要分为三大部分组成：Edilon PrimerU90WB，简称U90；Edilon Primer21，简称P21；Edilon Corkelast To，简称环氧树脂。根据嵌入式轨道交通工程的施工流程依次将三种产品应用在导向轨、承轨槽上，最终用树脂将导向轨锁定在混凝土道床上。
本发明的嵌入式轨道交通工程导向轨的施工示意图如图1所示，该方法包括下述步骤：
1.对导向轨表面进行喷砂或抛丸的除锈处理，使导向轨表面粗糙度达到Sa2.5级；并采用高压风进行除尘和干燥处理，使导向轨表面达到U90施工的要求；随即对导向轨的顶面与侧面进行U90底漆处理，为了焊接的需要，在导向轨两端头预留20-30cm长度不涂刷U90。根据U90的使用要求，钢材表面最佳应用温度≥20℃，钢材表面湿度小于8％。当钢材表面湿度大于8％时，要进行干燥处理。施工步骤如下：
(1)将成份1(黑色)全部倒进成份2的桶内；
(2)将桶夹在双脚之间，然后用机械钻连接螺旋搅拌器混合两种成份，彻底搅拌一分钟；
(3)用抹刀刮擦桶壁，将未混合的产品从桶壁刮下来；
(4)再次搅拌一分钟；
(5)U90最长应用时间为1小时，即使它仍保持流体状态，两组份混合后超过1小时的U90将被作废。在下一道工序施工前，让U90至少进行24小时固化；
(6)将导向轨一侧放倒，涂刷轨底U90底漆，然后将导向轨竖直放置，使用长柄涂料刷尽可能薄的在导向轨轨腰两侧涂上U90底漆。
2.在U90至少进行24小时固化运到现场，按计划排轨，进行导向轨的焊接，其中对全线长轨条和曲率半径大于200m的弯轨使用HGJ-保压推凸焊轨机进行气压焊接，对道岔区及曲率半径为10.5-200m的小曲率半径的弯轨采用窄间隙手工电弧焊。焊接后，对接头处进行正火处理。之后对焊后的导向轨按照上述方法补涂U90底漆。
由于焊接处的不均匀冷却，会在导向轨内部形成很大的温度应力。使用正火处理，以消除温度应力和细化组织，可显著提高焊接接头的抗拉强度。气压焊接后，当焊接接头降温到500℃以下，对接头处进行正火处理，气压焊接后对接头处正火处理工艺为：采用C₂H₂流量为3.01m³/h和O₂流量为2.7m³/h的加热器将接头重新加热至850℃以上，在气温30℃时，这一过程约持续1-2min。然后缓慢冷却到室温。
为了保障焊接的质量，所述窄间隙手工电弧焊包括下述步骤：
(1)表面处理：对被焊导向轨端部进行表面处理，消除缺陷，达到焊接的质量要求；
(2)焊接前预热：采用加热器对导向轨两端的轨底、轨腰和轨头进行加热，加热范围在距轨端100mm-150mm范围内，加热温度为450℃-500℃；
(3)预热达到温度后，加热器关闭，使用导向轨焊接专用焊条如TYD380导向轨专用焊条，或J707焊条对导向轨进行窄间隙手工电弧焊，焊条分为直径4mm的轨底焊条和直径5mm的轨腰、轨头焊条。在第三阶段轨腰、轨头的连续焊接采用5mm直径焊条，可以大大提高了焊接效率。这两种焊条在焊接过程中要严格区分，不可随意使用。焊条在使用前在350-400℃烘干1-2小时，并放在干燥箱内拿到现场使用。在焊接过程中，焊条搁置4小时以上，需重新烘干，最好放烘箱内，随用随取。引弧挡块放在轨底端部两侧，焊接时保证轨底端部的成型。引弧挡块的尺寸为10×10×20，材料采用低碳钢、低合金钢均可。每个导向轨焊接接头需要4个引弧档块。内燃弧焊发电机或电焊机要求为直流电源，最大焊接电流不低于300A。250A下暂载率不小于80％。电焊钳应准备两把，当一个焊钳过热时立刻更换另一个。电焊钳的绝缘部分应完好，使用时不得与导向轨或其他非焊接部位发生短路，并且适合夹持直径4mm和5mm焊条。电弧焊模具分为轨头模具、轨腰模具和轨底模具。轨头与轨腰的模具可以为一体的。模具材料为紫铜，焊接轨底时轨腰模具不安装，当焊接轨腰时安装模具。模具卡具用于固定轨腰模具，安装时要保证与轨腰和轨头的间隙。电极卡具用于固定焊接地线，分别将电极固定在距轨端约1m两边的轨头部位。电极固定在轨端两侧可以有效防止焊接轨底时产生电弧偏吹现象。
焊接顺序分为三个阶段：第一阶段为打底焊接，第二阶段为轨底焊接，第三阶段为轨腰和轨顶焊接，第三阶段为轨底盖面焊接和轨顶盖面焊；具体焊接工艺为：将引弧挡块放在轨底端部两侧，进行第一阶段的焊接，打底焊的电流为140-160A，首先沿一侧焊接，并在清渣后焊另一侧，打底焊完成后，采用电锤或手锤进行除渣，然后进行第二阶段的轨底焊接，从第二层焊接起，焊接电流为160-180A，每一道焊缝焊完后，将焊渣清除干净；轨底焊完后，立即将轨腰模具卡在导向轨腰部，然后进行第三阶段的轨腰焊接，焊接电流控制在220-230A，焊接连续进行，不进行清渣；焊完轨腰部分后，趁热焊接轨顶，轨顶也采用连续焊接方法，焊接过程中不进行除渣；轨顶焊接完毕后，立刻将焊接模具拆除，并采用连续焊接的方法进行轨底和轨头上表面的盖面焊接，焊接电流为300-500A，焊接完成后，立刻用火焰切割工具将引弧挡块部分切除掉。
(4)全部焊接完成后，对接头进行正火处理，所述正火处理为：将接头部位均匀加热到800℃，保温1-2min，然后缓慢冷却到室温。
(5)用砂轮机将轨头焊缝凸起的部分打磨平顺，然后沿导向轨纵向进行打磨使焊接接头的平直度达到要求。
(6)导向轨窄间隙电弧焊接头焊接后进行探伤检查，合格后即完成全部焊接；如发现轨底焊缝处有超标缺陷时，应消除缺陷，进行重新焊接。
3.承轨槽的施工可以采用预埋的施工方法。之后，在承轨槽内用涂料辊子在沟槽的两个侧面及底面尽可能薄的刷上U90底漆，确保没有胶土或厚层形成。之后在处理好并涂刷U90底漆的承轨槽底部浇注很薄的一层环氧树脂，一般为2-3mm，对槽底进行找平，并形成绝缘层。之后，每隔1-2米安放绝缘垫板的底板，使导向轨的顶面标高相对混凝土路面标高为3±3mm，之后将焊接好的导向轨放入承轨槽内，调整平顺度、直线度满足设计要求，并在导向轨两侧与绝缘垫板的底板相应的位置安放绝缘垫板的两侧板。
承轨槽U90底漆的施工根据法方EN206标准，U90底漆施工前混凝土的表面强度不小于C20/C25，新浇混凝土浇注不少于7天，混凝土表面的粘着强度＞0.9Mpa，为了获得混凝土表面优化的粘着强度，混凝土表面必须经过处理，保证表面质量良好，无水泥乳化层、无硫化的混合物、无隔离剂、无污染(如：油质、灰尘、油脂)。混凝土表面U90使用温度条件为+10℃至+35℃之间，防止直接接触雨水。施工步骤与导向轨表面的施工步骤相同。
4.导向轨入槽调整完毕后，将填充块用胶固定在导向轨轨底的两肩上。填充块一般为三角形泡沫体，主要作用是增加树脂的弹性，降低噪音，减少树脂用量。
5.在承轨槽表面使用高压蒸汽机、吸尘器等进行除尘和干燥处理，在导向轨使表面使用高压风进行除尘和干燥处理，使承轨槽和导向轨的表面符合P21的施工要求，在承轨槽和导向轨的两侧分别喷涂粘接底漆P21。P21施工要求清除导向轨表面的松散部件、灰尘和污垢、轨屑及其它污物。空气湿度最大不超过75％，必须在干燥的天气条件下，在干燥的表面(最大湿度不超过4％)上进行施工，施工温度在+5℃至+35℃之间。
P21底漆施工完毕之后，在进行下一道工序(Edilon Corkelast to浇注)施工有一个时间窗口，根据表面温度的不同决定两道工序的时间间隔，如下表：