换铺法施工无缝线路分析

上海11号线一期北段工程无缝线路换铺法技术方案可行性研究

丁玉丁静波

广州地下铁道总公司 中铁工程设计咨询集团有限公司

摘要：本文结合国铁和城市轨道交通无缝线路铺设方法，对国铁和城市轨道交通中的直铺法和换铺法进行介绍，重点阐述上海地铁11号线北段一期工程1标中采用的换铺法铺设无缝线路可行性条件进行分析，并提出结论性意见。

关键词：直铺法 换铺法 无缝线路 焊接

1. 概述

随着城市现代化建设的深入，以地铁、轻轨为主要型式的城市轨道交通是解决城市交通问题的有效方式，我国的北京、广州、上海、沈阳、武汉、佛山、苏州等大、中城市相继发展各自城市轨道交通。从综合减振降噪及改善轮轨运营条件考虑，要求轨道铺设无缝线路，以减小列车动力作用，延长部件的使用寿命，从而降低综合运营成本。

本文从上海地铁11号线北段一期工程无缝线路施工方法相关技术谈论，介绍目前国铁和城市轨道交通常用的无缝线路铺设方法，对直铺法和换铺法中优缺点进行对比，重点结合上海地铁11号线北段一期工程1标中拟采用换铺法中应具备的条件进行分析，提出结论性意见。

2. 直铺法和换铺法

国铁及城市轨道交通新线无缝线路铺设主要有直铺法（又称一次铺设法）和换铺法二种。

在国铁中直铺法又分为散枕铺设法和长轨排铺设法。散枕连续铺设法具有铺设轨枕精度高，作业效率高的特点，施工进度约为2km/天。长轨排铺设法采用的设备比较简单，但作业程序复杂，施工效率低，因此高速铁路无缝线路铺设不宜采用。

移动式接触焊是城市轨道交通中常用直铺法无缝线路的一种。该法由中铁二局在2002年，在国内首次引进K900型小型移动焊机，并在广州地铁2号线成功应用，填补了国内无缝线路钢轨焊接空白。并且在2005年修编《钢轨焊接》（TB/T1632.2-2005）中，增加了线路上移动闪光接触焊的要求。

采用移动式接触焊一次性铺设无缝线路，可缩短轨道施工工期，节约投资，减少中长轨运输安全压力，显示优越性。但由于流动作业，会受外界和人为因素干扰，可能会影响焊接质量，且焊接作业环境差。

换铺法铺设无缝线路一般工艺：将厂内焊接好的长钢轨运送工地→将临时工具轨线路上换铺长钢轨→焊接长钢轨间联合接头→在设计锁定轨温范围内进行钢轨放散及锁定。

换铺法由于采用基地焊接方法，避免人为干扰因素，提高焊接质量。基地焊接长钢轨工艺基本

流程：短轨存储、吊装和选配→除锈→焊喷接号→正火风冷→粗磨→水冷→调直→精磨→探伤→长钢轨存储。

目前城市轨道交通无缝线路铺设也主要有换铺法和一次铺设法二种方法。城市轨道交通线路较短，施工地段多在在城区等特点，无缝线路铺设受建筑结构及周边环境等条件限制，合理的选择铺设方法，可缩短施工工期，确保施工质量，并降低工程投资。

3. 上海11号线一期工程换铺法可行性研究

上海市轨道交通11号线（简称上海地铁11号线）是上海市轨道交通中构成线网主要骨架的4条市域线之一，其中北段一期工程分主线和支线，主线起点为嘉定区的嘉定北站，终点为江苏路站，长约31.6km，共设17座车站，其中有7座高架车站。支线从嘉定新城站出岔，在墨玉路口设支线终点站安亭站，长约13.0km，共设4座车站，其中有2座高架车站。一期工程设赛车场车辆段和嘉定停车场各1座。

根据上海11号线北段一期工程招标策划，全线分2个标段铺轨，其中嘉定北站至南翔站及赛车场车辆段为轨道1标段，该标段均为高架线，并在招标技术要求中，明确采用换铺法铺设无缝线路，且临时的焊轨基地设在赛车场车辆段内。结合上海地铁11号线北段一期工程实际情况，对拟用换铺法，应需满足以下条件：

1) 需能提供长钢轨焊轨厂或建临时焊轨的场地，并且通过有效的施工组织，以节约投资。

换铺法需满足首要条件应有提供长钢轨焊轨厂或建临时焊轨的场地，且应有长轨运输的联络线。按照标准临时焊轨场地建设标准，需有短轨存储场地、除锈工位、焊接工位、正火工位、粗磨工位、水冷工位、四向调直工位、精磨工位及长钢轨存放场地，至少需要12m×4000m场地，且钢轨焊接长度方向不能小于4000m。

上海地铁11号线北段一期工程1标段焊轨基地将建于赛车场车辆段内，该车辆段规划用地约为38公顷，因此具备建设焊轨场地的条件。但需说明的是，建临时焊轨场地需增加投资。以广州地铁2号线一期工程，按2002年概算单价分析，建临时焊轨基地的换铺法较直铺法，增加投资约300万元。

对于建设焊轨基地增加投资问题，施工单位可加强管理，认真做好施工组织编排，在场地及长钢运输安全可行的条件下，通过焊成250m～500m长钢轨，且合理编排焊轨及铺道床、换轨间交叉作业流程，从而减少现场焊头、工具轨及人工等，从而总体降低工程投资。

2) 长钢轨运输应确保安全有效，且应有长轨运输的联络线。

长钢轨换装作业、运输、卸车安全可行，施工单位应配备特殊轨道平板车。上海地铁11号线赛马场车辆段，通过出入段线与支线及正线连接，能将长轨有效的运至目的地。在长钢轨运输期间，

应低速运行、避免紧急制动；在大坡道地段应有特殊安全措施，尽量避免人为因素导致不安全事故，而且若为高架线，轨道施工单位对长钢轨运输方案更应足够的重视。

3) 地铁交叉作业较多，换铺法满足后续工期要求。

地铁交叉相互作业流程较多，轨道的长轨或短轨的铺通为后续的电通、机电设备安装及车站装修等都提供有效了的运输通道，是确保工程顺利完成的保证。根据广州地铁施工实际经验，换铺法施工无缝线路所需工期是直铺法的1.5倍。

上海地铁11号线一期工程，自2008年4月开始铺轨进场，至2009年的8月前完工，大约有1年半左右铺轨时间，因此工期比较充裕的，对采用场内焊轨，换铺法铺设无缝线路，提供了有利的条件。

4. 结论

换铺法在国铁既有线改造及中、小干线无缝线路中铺设中，较为常用。在建设的初期，考虑轨道道床及路基沉降因素，因此在换铺前用工具轨做为新建线路临时用轨。上海地铁11号线北段一期工程项目管理部结合沿线周边环境情况，在高架线上采用换铺法铺设无缝线路，通过分析换铺法应具备的一些条件，该方案可行的。

临时铺轨基地固定接触焊采用流水化作业、机械化、自动化程度高，焊接的质量比较高，且焊轨和铺轨可分开作业，因此建设临时铺轨基地采用换铺法铺设无缝线路，在质量方面有较大的优势。

并且针对上海11号线北段一期工程1标段，均处于高架区间，不同于隧道内，桥上钢轨温差变化较大，且为无砟轨道结构型式，梁轨间相互作用，对钢轨的附加应力也较大。在这种长期应力作用较大的情况下，通过建设临时铺轨基地，从无缝线路中最薄弱的钢轨接头着手，提高线路的整体强度，对确保线路的安全，减少长期的养护维修量是有利的。

换铺法需要增加的建临时焊轨场、换铺轨、人工管理等投资，与长期的养护维修量减少，只有随着运营的规模增加及时间增长，才能逐渐体现，因此需地铁建设投资者根据周边沿线情况，决策采用直铺法和换铺法。

参考文献

[1]陈灵.高速铁路无缝线路铺轨机组的国内外发展概况.建筑机械化.2005年第8期

[2]王欣.线上移动式接触焊施工技术及费用分析.城市轨道交通研究.2004第3期