Thí nghiệm lắp đặt và khai thác đường ray không mối nối cho đường sắt việt nam

Bộ giao thông vận tải
đờng sắt việt nam
o0o









báo cáo tổng hợp
dự án sản xuất thử nghiệm



thí nghiệm lắp đặt và khai thác
đờng ray không mối nối
cho đờng sắt việt nam








9011

Hà Nội - 2011




Bộ giao thông vận tải
đờng sắt việt nam








báo cáo tổng hợp
dự án sản xuất thử nghiệm


thí nghiệm lắp đặt và khai thác
đờng ray không mối nối
cho đờng sắt việt nam

ban Chủ nhiệm dự án Đờng sắt Việt Nam

Nguyễn Hữu Thắng

Phạm Văn Tỉnh

Ninh Việt Cờng




Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -1


Báo cáo tổng hợp

dự án sản xuất thử nghiệm
Thí nghiệm lắp đặt và khai thác
đờng ray không mối nối cho đờng sắt Việt Nam

Phần 1
Tổng quan về dự án

I. Tóm tắt dự án.
1 - Tên dự án :
Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp Nhà nớc Thí nghiệm lắp đặt và khai thác
đờng ray không mối nối cho đờng sắt Việt Nam.
2 - Mã số.
3 - Thời gian thực hiện dự án : 24 tháng.
4 - Kinh phí thực hiện (dự kiến) : 31.503 triệu đồng
(Ba mơi mốt tỷ năm trăm lẻ ba triệu đồng).
Trong đó ngân sách sự nghiệp khoa học (SNKH): 5.000 triệu đồng
5 - Thu hồi:
Kinh phí đề nghị thu hồi : 70% kinh phí hỗ trợ từ ngân sách SNKH
3.489,500 triệu đồng
(Ba ngàn bốn trăm tám mơi chín triệu năm trăm ngàn đồng).
Thời gian : Sau thời gian hoàn thành dự án.
6 - Tổ chức đăng ký chủ trì :
Liên hiệp Đờng sắt Việt Nam.
(nay là Tổng Công ty Đờng sắt Việt Nam)
Địa chỉ : 118 đờng Lê Duẩn - Hà Nội.
Điện thoại: 04 8220580.
7 - Cá nhân thực hiện dự án :
Cá nhân đăng ký thực hiện dự án :
Nguyễn Hữu Thắng - Kỹ s đờng sắt.
Trởng ban QLCSHTĐS - Chủ nhiệm.
Điện thoại: 0913238707
Cá nhân tiếp tục thực hiện dự án :
Phạm Văn Tỉnh - Kỹ s đờng sắt.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -2

Trởng ban QLCSHTĐS - Chủ nhiệm.
Điện thoại: 0913210472
Ninh Việt Cờng - Kỹ s đờng sắt.
Phó Trởng ban QLCSHTĐS.
Điện thoại: 0913516718 và 04 9420704
Cá nhân phối hợp chính:
Đỗ Xuân Tùng - Kỹ s đờng sắt.
Phó trởng ban QLCSHTĐS - Phó chủ nhiệm.
Địa chỉ: Khu tập thể Hào Nam - Hà Nội.
Điện thoại: 0913201499
Đào Quốc Đao - Kỹ s Đờng sắt.
Chuyên viên chính - Ban QLCSHTĐS - Uỷ viên thờng trực.
Địa chỉ: 107/461 Trần Quý Cáp - Hà Nội - Điện thoại: 0913594159
8 - Các cơ quan phối hợp :
- Ban Khoa học Công nghệ.
- Ban QL các dự án Đờng sắt
- Viện KHCNGTVT - Bộ GTVT
- Trờng Đại học GTVT
- Phân ban QLCSHTĐSKV1
- C. ty CP TVĐT & XD GTVT
- C.ty QLĐS Thanh Hóa
- Công ty Cơ khí ĐS Đà Nẵng
- Xí nghiệp Cao su Đờng sắt
- Công ty Công trình Đờng sắt
- Công ty XNK - CƯVTTBĐS
- C.ty QLĐS Quảng Nam - Đà Nẵng
- Công ty TV ĐT và XD Hng Thịnh
9 - Tổng quan :
9.1. Công nghệ ray hàn liền đờng sắt không mối nối (ĐKMN) :
Trên đờng sắt thông thờng phải đặt nhiều thanh ray liên tiếp nhau, do chiều dài

ray giới hạn nên phải có các mối nối. Ngoài tác dụng liên kết, mối nối còn điều tiết
dãn nở ray khi nhiệt độ môi trờng biến đổi. Đờng sắt có mối nối có những tồn tại :
Bánh xe của phơng tiện vận tải ĐS khi qua mối nối va đập vào đầu ray rất mạnh,
làm cho đầu ray chỗ mối nối bị gục, bẹt, liên kết bị lỏng, gây ra hiện tợng lún sụt,
phụt bùn, làm ảnh hởng đến tốc độ chạy tầu, ray h hỏng nhanh, lực dọc phát sinh
lớn nên ray trôi làm mất ổn định kết cấu và kích th
ớc đờng. Khi dùng thiết bị
đóng đờng tự động, phải có thêm dây dẫn điện tại mối nối ray. Đồng thời bánh xe
qua mối nối, lực động làm giảm tuổi thọ ĐM-TX, xóc lắc cho hành khách, gây ồn
trong và ngoài toa xe.
Kinh phí duy tu bảo quản đờng lớn, tuổi thọ của ray, phụ kiện, đầu máy, toa xe
giảm, tốc độ tầu chạy thấp.
Để khắc phục các tồn tại trên, công nghệ ray hàn liền đờng không mối nối
(ĐKMN) là giải pháp đã đợc các nớc trên thế giới sử dụng. Với công nghệ này,
ray đợc hàn liền, chiều dài ray tăng, giảm tối đa mối nối.
Công nghệ hàn ray và ĐKMN đợc coi nh một bớc tiến về kết cầu tầng trên
đờng sắt, không chỉ đơn thuần về công nghệ hàn, mà cả về công nghệ thi công, lắp
đặt, bảo dỡng, duy tu đờng, chống giãn nở, bung ray.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -3

Từ những năm 50 của thế kỷ trớc ở một số nớc phát triển, đờng sắt không mối
nối đã đợc sử dụng và ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi. Ngay các nớc trong khu
vực nh Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan đờng không mối nối cũng
đã đợc sử dụng rất rộng rãi.
Khi sử dụng, ĐKMN mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội cực kỳ to lớn :
- Êm thuận, giảm ồn, môi trờng trong sạch hơn.
- Nâng cao tốc độ, rút ngắn thời gian chạy tầu, đi lại của hành khách, tăng khả
năng cạnh tranh cùng các phơng tiện khác.

- Đa công nghệ tiên tiến vào ngành ĐS, hớng đi mới của kết cấu tầng trên
đờng sắt, tạo đà đa ĐSVN lên ngang tầm với các nớc trong khu vực,
chuẩn bị hoà nhập với dự án đờng sắt xuyên á.
- Tạo nền móng công nghệ mới của ngành ĐS : Hàn ray; chế tạo TVBT và phụ
kiện, nâng cao trình độ đội ngũ cán bộ, công nhân của ngành
- Giảm bớt công duy tu bảo quản (kinh nghiệm của các nớc sử dụng đờng
không mối nối chi phí duy tu giảm từ 25 - 30%).
- Kéo dài tuổi thọ của đầu máy, toa xe (thống kê của Liên xô, Ba Lan chi phí
sửa chữa giảm 20 - 30%, nhiên liệu giảm 5 - 10%).
- Do không mối nối, nên tuổi thọ của ray, tà vẹt, nền đá tăng 15 - 30% so với
đờng ray có mối nối .
9.2. Công nghệ ray hàn liền ĐKMN với ĐSVN :
Đờng sắt Việt Nam hiện có khoảng 3.278km đờng, với 2.632km đờng chính
và 646km đ
ờng nhánh, đờng ga. Sử dụng chủ yếu là ray 43kg, một số ít ray 30kg
và 50kg. Chiều dài ray phần lớn là 12,5m cùng một số ray 43kg và ray 50kg dài
25m.
Để có thể nâng cao tốc độ, rút ngắn hành trình chạy tầu thì việc hàn liền đờng
ray, sử dụng đờng không mối nối là nhu cầu bức thiết của ĐSVN.
Trong những năm 1960, CHDC Đức đã giúp đỡ ĐSVN hàn thử nghiệm một số
mối nối ray trên cầu Long Biên bằng phơng pháp hàn nhiệt nhôm.
Năm 1969, Tổng Cục Đờng sắt đã cử một đoàn cán bộ sang học tập tại Tiệp
Khắc về thi công cơ giới và hàn ray theo phơng pháp hàn nhiệt nhôm.
Tuy nhiên do đang có chiến tranh không đủ điều kiện triển khai nên các thành
viên khi về nớc đã phân tán về công tác tại các đơn vị trong và ngoài ngành ĐS.
Trong thời gian qua ĐSVN đã tiến hành hàn các thanh ray dài 12,5m thành ray
dài 25m theo phơng pháp hàn ga nén ép để lắp đặt trên các cầu đờng sắt do Nhật
Bản thi công trên tuyến ĐS Thống nhất và đào tạo một số thợ hàn ray theo phơng
pháp hàn ga hơi ép. ĐSVN cũng đã tiến hành hàn một số ray 43 kg - 12,5 m thành
ray 25 m tại các đờng ngang theo phơng pháp hàn ga hơi ép trên máy hàn của

Nhật Bản.
Từ năm 2003 ~ 2006 bằng vốn d của Dự án Khôi phục 10 cầu ĐS tuyến ĐSTN
từ nguồn kinh phí ODA của Nhật Bản đã thi công lắp đặt ray hàn liền đờng không
mối nối tai khu gian Nông Sơn - Trà Kiệu tuyến ĐS Hà Nội - T.p Hồ Chí Minh với
trợ giúp kỹ thuật của T vấn Nhật Bản (JTC).
Đối với ĐSVN, ray hàn liền ĐKMN là một công nghệ mới phải đợc chuẩn bị
đầy đủ về lý thuyết, máy móc, thiết bị, quy trình, quy phạm đặc biệt là trong điều
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -4

kiện thực tế về nền, tuyến, kiến trúc tầng trên của ĐSVN cũng nh việc thi công với
thời gian hạn hẹp trên tuyến đờng đang khai thác.
Tiếp cận với công nghệ ray hàn liền ĐKMN, ngành đờng sắt đã đề xuất và đợc
Bộ Giao thông vận tải, Bộ Khoa học công nghệ chấp thuận cho phép thực hiện Dự án
sản xuất thử nghiệm Lắp đặt và khai thác đờng ray không mối nối cho ĐSVN.
Dự án đợc Bộ Giao thông vận tải, Bộ Khoa học công nghệ chấp thuận và hỗ trợ
kinh phí theo Quyết định 1137/QĐ - KHCNMT ngày 08/7/2002.
Ngày 18/10/2002, Hợp đồng số DA 02/2002/HĐ-DAĐL-GT về Dự án sản xuất
thử nghiệm "Thí nghiệm lắp đặt và khai thác đờng ray không mối nối cho ĐSVN"
với Bộ KHCNMT và Bộ GTVT đã đợc TCTĐSVN chính thức triển khai.
10 - Danh mục các công trình có liên quan đến dự án :
- Đề tài Công nghệ hàn ray - ứng dụng đờng hàn liền trên ĐSVN của Công
ty TVĐT&XD đợc Hội đồng cấp Bộ nghiệm thu 1999.
- Đề tài "Nghiên cứu ổn định của ĐKMN và Công nghệ đặt ĐKMN - Tuyến
Hà Nội - T. phố Hồ Chí Minh" của Tiến sĩ Nguyễn Thanh Tùng - Trờng
ĐH GTVT đợc Hội đồng cấp Bộ nghiệm thu 2001.
- Hàn và lắp đặt thử nghiệm ray hàn dài tại đờng 5 - Ga Thanh hoá với mục
đích xây dựng quy trình, xác định năng suất hàn bằng máy hàn ga hơi ép,
thời gian lắp đặt và các phơng án thi công trong điều kiện vừa thi công vừa

phải đảm bảo chạy tầu
- Ray hàn liền đờng không mối nối Nông Sơn - Trà Kiệu tuyến ĐSTN thực
hiện bằng vốn d Dự án Khôi phục 10 Cầu tuyến ĐSTN từ nguồn ODA và
trợ giúp kỹ thuật của Nhật Bản.
- Lắp đặt thử nghiệm TVBTDULTN1 phụ kiện đàn hồi tại Km 64 ~ Km
65 ĐSTN do Công ty QLĐS Hà Ninh quản lý.
- Hàn ray 12,5m thành ray 25m bằng PP hàn ga hơi ép tại lý trình Km 86 ~
Km 87; Km 175 ~ Km 176 (~ 2275m ray); Hàn nhiệt nhôm tại các đờng
ngang Lý trình Km 180+850; Km 187+900 tuyến ĐSTN.
II. Mục tiêu, phơng án và trình tự thực hiện dự án.
1. Mục tiêu, phơng án thực hiện:
Qua việc lắp đặt thử nghiệm một khu gian ĐKMN (~10km) hoàn thiện công nghệ
hàn ray; lắp đặt; quản lý và duy tu bảo dỡng ĐKMN, đúc rút kinh nghiệm để phát
triển rộng rãi việc sử dụng ĐKMN trên ĐSVN. Xây dựng đội ngũ hàn ray và lắp đặt
ray hàn liền trên ĐSVN.
Phơng án triển khai thực hiện dự án theo các nguyên tắc sau :
- Phù hợp với điều kiện thực tế ĐSVN (nền, tuyến, trắc dọc, trắc ngang,
ray).
- Xác định công nghệ hàn; vận chuyển ray hàn; thi công lắp đặt; duy tu bảo
dỡng trong điều kiện thi công nhng vẫn đảm bảo khai thác chạy tầu
thông suốt, an toàn.
- Công nghệ lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế về máy móc, thiết bị và
năng lực trình độ của ĐSVN.
- máy móc, thiết bị mua sắm bổ xung phải phù hợp yêu cầu và đảm bảo hiệu
quả kinh tế, kỹ thuật.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -5

2. Trình tự thực hiện dự án :

- Xác định các yêu cầu kỹ thuật chính của ĐKMN làm căn cứ lựa chọn lý
trình thực hiện lắp đặt thử nghiệm ĐKMN.
- Khảo sát xác định lý trình đủ điều kiện kinh tế, kỹ thuật lắp đặt thử nghiệm
ray hàn liền ĐKMN.
- Lựa chọn công nghệ phù hợp với năng lực, máy móc thiết bị.
- Bổ xung máy móc, thiết bị hàn; vận chuyển ray hàn; thi công lắp đặt; duy tu
bảo dỡng ) theo công nghệ lựa chọn và thiết bị hiện có.
- Xây dựng các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm và thiết kế tàvẹt, khe co dãn
dùng cho ray hàn liền ĐKMN.
- Tổ chức khảo sát, thu thập số liệu thủy văn, thống kê đo đạc nhiệt độ khu
vực và xây dựng thiết kế kỹ thuật ĐKMN.
- Tổ chức thi công lắp đặt và quan trắc, đo đạc các thông số kỹ thuật ray hàn
liền ĐKMN làm cơ sở đánh giá kết quả dự án.
3. Kết quả :
- ĐSVN có 01khu gian (khoảng 10km) ray hàn liền đờng không mối nối
chạy tầu tốc độ cao, êm thuận.
- Xây dựng đợc một bộ quy trình, quy phạm và tiêu chuẩn cơ bản về thi
công, lắp đặt, quản lý và duy tu bảo dỡng sử dụng cho công nghệ ray hàn
liền đờng không mối nối :
o Quy trình hàn ray trong công xởng, ngoài hiện trờng.
o Quy trình vận chuyển ray hàn liền đờng không mối nối (ĐKMN).
o Thiết kế tính toán thời gian phong tỏa hợp lý thi công ĐKMN.
o Quy trình thi công ĐKMN theo PP thủ công.
o Quy trình thi công ĐKMN theo PP cơ giới kết hợp thủ công.
o Quy trình thi công ĐKMN theo PP cơ giới.
o Tiêu chuẩn kiểm tra nghiệm thu ray hàn liền.
o Tiêu chuẩn nghiệm thu đá ba lát dùng cho ĐKMN.
o
Quy trình nghiệm thu đờng không mối nối.
o Quy trình duy tu bảo dỡng đờng không mối nối.

o Thiết kế phụ kiện đàn hồi dùng cho đờng không mối nối.
o Tiêu chuẩn nghiệm thu phụ kiện đàn hồi sử dụng cho ĐKMN.
o Quy trình sử dụng phụ kiện đàn hồi.
o Thiết kế tàvẹt bêtông dự ứng lực dùng cho ĐKMN.
o Thiết kế tàvẹt bêtông dự ứng lực dùng cho đờng ngang của ĐKMN.
o Tiêu chuẩn nghiệm thu tàvẹt bêtông dùng cho ĐKMN.
o Quy trình sản xuất tàvẹt bêtông dự ứng lực.
o Thiết kế khe co giãn.
o Quy trình sản xuất khe co giãn.
o Tiêu chuẩn nghiệm thu khe co giãn.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -6

- Xây dựng cơ sở vật chất cho công nghệ hàn ray, có một dây chuyền đồng bộ
hàn và thi công lắp đặt, duy tu, sủa chữa khần cấp cho ĐKMN.
- Có đội ngũ CBCN thành thạo về hàn ray và thi công lắp đặt ray tạo tiền đề
cho việc phát triển ĐKMN trên ĐSVN.
III - Nguyên lý cơ bản và điều kiện kỹ thuật đờng sắt khi áp
dụng công nghệ đờng ray không mối nối (ĐKMN) :
1. Nguyên lý cơ bản của đờng sắt không mối nối :
Nguyên lý cơ bản đờng sắt không mối nối là cân bằng nội lực ray do biến đổi
nhiệt độ với lực cản của kết cấu tầng trên ĐS.
Thông thờng chiều dài của một thanh ray khi chế tạo là chiều dài đo đợc ở
nhiệt độ môi trờng 20
0
C. Dới sự thay đổi của nhiệt độ, chiều dài ray tăng hoặc
giảm (co hoặc dãn), lợng dãn nở tự do của ray xác định theo công thức :
L = . L . T (mm).
Với : L - Chiều dài ray ở 20

0
C (m).
L - Luợng co dãn ray khi nhiệt độ biến đổi (mm).
T - Chênh lệch nhiệt độ ray (
0
C) T = T
Thời điểm
- 20
0
C
- hệ số dãn nở nhiệt - với kim loại = 0.0118 mm/1
0
C.
T
Thời điểm
- Nhiệt độ ray tại thời điểm đo.
Khi nằm trong kết cấu đờng sắt do không đợc tự do dãn nở, nhiệt độ ray biến
động làm xuất hiện lực nén hoặc kéo dọc ray (gọi là lực nhiệt độ P
T
). Theo định luật
Húc (Hooke) ứng suất ray do nhiệt độ (gọi là ứng suất nhiệt ơ) tính theo công thức
sau :
ơ = E . L / L = (E . . L . T) / L = E . . T (kg/cm
2
)
Và P
T
= ơ . F = 25 . F . T
Trong đó : E - Môđun đàn hồi vật liệu thép E = 2,1 x10
6

(kg/cm
2
).
F - Diện tích mặt cắt ray (cm
2
).
T
KĐ
- Nhiệt độ ray (
0
C) thời điểm khóa chặt các liên kết ray tàvẹt.
T = T
Thời điểm
- T
KĐ
khi T
Thời điểm
> T
KĐ
(ray giãn dài).
T = T
KĐ
- T
Thời điểm
khi T
KĐ
> T
Thời điểm
(ray co lại).
Chênh lệch nhiệt độ ray T (co hoặc giãn) lớn nhất khi T

Thời điểm
= T
Max
với T
Max
là
nhiệt độ ray cực hạn (cao nhất và thấp nhất) xác định bằng số liệu đo trực tiếp trên
ray trong nhiều năm,

cũng có thể xác định bằng nhiệt độ cao nhất của môi trờng
theo thống kê nhiều năm +20
0
C. Nhiệt độ thấp nhất lấy bằng nhiệt độ thấp nhất môi
trờng.
Khi nhiệt độ tăng, lực dọc P
T
tăng theo có thể gây bung ray theo phơng ngang
hoặc theo phơng đứng của đờng; ngợc lại khi nhiệt độ thấp có thể gây đứt ray
nên trong cấu trúc đờng sắt không mối nối, nhiệt độ khóa đờng T
KĐ
(
0
C)

sẽ quyết
định giá trị P
T
. Tại nhiệt độ này lực dọc P
T
và ứng suất ơ bằng 0.

Nhiệt độ khóa đờng T
KĐ
(
0
C)

để đảm bảo P
T
cân bằng trong trờng hợp kéo và
nén nằm trong phạm vi nhiệt độ ray trung bình (T
tb
) của nhiệt độ ray cao nhất (T
Max
)
và thấp nhất (T
Min
) theo thống kê nhiều năm.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -7

Tùy theo số ngày có T
Max
và T
Min
của khu vực lắp đặt ĐKMN để xác định T
KĐ

xung quanh phạm vi nhiệt độ ray trung bình (T
tb

).
Đờng sắt Liên Xô (cũ) lấy T
KĐ
trong phạm vi T
tb
+ 10
0
C và T
tb
- 5
0
C. Đờng sắt
Nhật Bản lấy trong phạm vi T
tb
5
0
C.
Cùng với điều kiện nhiệt độ môi trờng khu vực, đờng sắt không mối nối phải có
độ cứng khung ray lớn để chống chuyển vị làm biến dạng đờng theo cả hai phơng
đứng và ngang.
Độ cứng khung ray phụ thuộc các yếu tố sau :
- Nền đờng hoạt động ổn định, không đọng nớc, phụt bùn, túi đá và các
bệnh hại khác
- Kiến trúc tầng trên ĐS (ray, đá balát, tàvẹt, phụ kiện liên kết ray tàvẹt, liên
kết mối nối) cứng vững, ổn định, hạn chế tối đa chuyển vị do nhiệt độ môi
trờng biến đổi.
Trong cấu trúc đờng sắt có các trở lực kìm hãm sự dãn nở tự do của ray sau :
- Lực cản mối P
M
(chỉ tính cho một đầu của ray) gồm lực ma sát của lập lách

với ray và lực cắt bulông mối.
- Lực cản của phối kiện liên kết ray tàvẹt gồm lực kẹp ray; lực ma sát đế ray
với đệm, đệm với tà vẹt.
- Lực cản của nền đá balat lên tàvẹt theo phơng dọc và theo phơng ngang.
Lực cản của phối kiện liên kết ray tàvẹt và lực cản của nền dá balát tgọi chung là
lực cản dịch chuyển kí hiệu p. Tập hợp của một số liên tiếp n tà vẹt sẽ có lực cản
dịch chuyển với giá trị n.p cùng với lực cản mối nối P
M
cản trở dãn nở ray dới tác
động nhiệt độ. Khi n.p + P
M
> P
T
do ray không dãn nở tự do nên ứng suất nhiệt ơ
tăng và ngợc lại.
Lực cản mối P
M
phụ thuộc số lợng, chất lợng và kích thớc bulông liên kết
với liên kết ray P43 dùng lập lách kiểu đuôi cá (áp khít cằm, đế và một phần thân
ray), qua đo đạc thực nghiệm ĐS Liên Xô; Trung Quốc và Nhật đa ra thông số :
- Lập lách + 06 bulông thờng M22 : 21000 ~ 22000Kg/01 đầu ray.
- Lập lách + 06 bulông thờng M24 : 23000 ~ 24000Kg/01 đầu ray.
- Lập lách + 06 bulông M24 cờng độ cao : 28000 ~ 30000Kg/01 đầu ray.
Lực cản của nền đá balát lên tàvẹt gồm lực cản dọc, lực cản ngang nhng đều phụ
thuộc kích thớc, chất lợng lớp đá balát và loại hình, trọng lợng, kích thớc tàvẹt.
Lực cản đơn vị của nền đá p (theo phơng dọc) và q (theo phơng ngang) còn phụ
thuộc mật độ bố trí tàvẹt.
Theo tài liệu của ĐS Liên Xô (cũ) lực cản đơn vị của nền đá balát có chiều rộng
vai đá 30cm lên tàvẹt bêtông liền khối trọng lợng 127kg/th qua đo đạc thực nghiệm
nh sau :

- Mật độ tàvẹt 1840th/km : p = 9,1kg/cm; q = 3,1kg/cm.
- Mật độ tàvẹt : 1680th/km - q = 3,1kg/cm; 1760th/km - q = 3,25kg/cm.
ĐS Trung Quốc áp dụng p = 6,4kg/cm khi thiết kế cho ĐKMN đặt tàvẹt bêtông
liền khối mật độ 1840th/km và 6,2kg/cm với mật độ 1760th/km khi mới chèn, lực
cản sẽ tăng dần khi ĐS hoạt động bình thờng.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -8

T vần Nhật Bản khi thực hiện dụ án ĐKMN Nông Sơn - Trà Kiệu lắp đặt tàvẹt
bêtông liền khối trọng lợng ~130kg mật độ 1520th/km sử dụng p = 6,0kg/cm và q
= 4,0kg/cm trong thiết kế.
Biến dạng ĐS theo phơng đứng (bung đờng theo phơng đứng) do biến động
nhiệt độ là không đáng kể khi sử dụng tàvẹt bêtông liền khối trọng lợng lớn, thành
vát (đáy tàvẹt có chiều rộng lớn hơn mặt) và độ cứng EJ của ray theo phơng đứng
tơng đối lớn.
Khi nhiệt độ thay đổi, hai đầu của ray hàn liền do n.p nhỏ nên có dãn nở. Tại các
vị trí tiếp theo khi n.p đủ lớn, sự dãn nở bị khống chế nên úng suất nhiệt ray (ơ) thay
đổi theo nhiệt độ. Chiều dài lớn nhất có dãn nở của ray gọi là chiều dài miền co dãn
Lt. Chiều dài này phụ thuộc biên độ biến thiên nhiệt độ, loại ray, số lợng tàvẹt, kiểu
loại liên kết, mối nối, nền đá balát
Lt = (Max P
T
- P
M
)/p với Max P
T
= F.25.T = F.25. (T
Max
- T

KĐ
)
2. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản của ĐS khi áp dụng công nghệ ĐKMN :
Theo nguyên lý trên, kết cấu đờng sắt áp dụng công nghệ ray hàn liền ĐKMN
phụ thuộc điều kiện :
- Nhiệt độ khu vực lắp đặt ray hàn liền.
- Kết cấu tầng trên (ray, tàvẹt, phối kiện liên kết, nền đá balát) ổn định, hạn
chế dịch chuyển co dãn của ray v của kết cấu đờng ray theo phơng ngang
và phơng đứng do thay đổi nhiệt độ.
- Nền, tuyến ổn định, không phụt bùn, túi đá, đọng nớc
Giáo trình Kết cấu tầng trên ĐS năm 1996 của Trờng ĐHGT biên soạn theo tài
liệu ĐS liên Xô (cũ) và tài liệu kỹ thuật về ray hàn liền ĐKMN của T vấn Nhật Bản
JPR cùng thống nhất, đờng sắt sử dụng công nghệ ray hàn liền không mối nối phải
có đầy đủ các điều kiện sau :
- Đờng thẳng và đờng cong bán kính R 600m, trờng hợp hai đờng cong
liên tiếp trái chiều thì bán kính không đợc nhỏ hơn 1000m.
- Độ dốc dọc 12, bán kính đờng cong đổi dốc 3000m.
- Lực cản dịch chuyển của nền đá lên tà vẹt theo phơng dọc 600kg/m;
phơng ngang 400kg/m.
- Kết cấu tầng trên sử dụng ray 40kg/m; Tàvẹt bêtông dự ứng lực liền khối
mật độ 38thanh/ 25m.
Với ĐKMN trên cầu thép và cầu bê tông khẩu độ > 25m cần có tính toán cụ thể
co dãn của dầm và ray đặt trên dầm; loại hình liên kết ray trên cầu.
3. Công nghệ thi công ray hàn liền đ
ờng không mối nối.
Việc lựa chọn công nghệ thi công ray hàn liền ĐKMN cơ bản là lựa chọn các
phơng pháp hàn; vận chuyển; thi công lắp đặt ray và hàn thành ĐKMN.
- Hàn ray : Các phơng pháp hàn ray ngắn thành ray hàn dài tại Nhà máy hoặc
Xuởng và hàn các ray hàn dài thành ray hàn liền trên đờng sắt.
- Vận chuyển ray dài : Phơng pháp vận chuyển ray hàn dài từ công xởng ra

hiện trờng xây lắp.
- Lắp đặt tại hiện trờng : Các phơng pháp đa ray hàn dài vào vị trí lắp đặt
trên đờng sắt.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 1 -9

3.1. Các phơng pháp hàn ray :
Hàn ray ngắn thành ray hàn dài cũng nh hàn ray dài thành ĐKMN dựa trên
nguyên lý hoặc hàn tiếp xúc hoặc hàn bổ xung vật liệu, trong mỗi loại hình lại có
các phơng pháp khác nhau :
- Hàn tiếp xúc : Nén ép hai đầu ray đã đợc đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết
bằng điện (hàn Fb) hoặc khí ga (Gp).
- Hàn bổ xung vật liệu : Nối hai đầu ray bằng cách bổ xung vật liệu có tính
chất cơ lý, thành phần hóa học tơng đơng với ray. Theo nguyên lý này có
phơng pháp hàn nhiệt nhôm (AT) và hồ quang (EA).
Các phơng pháp hàn trên đều có u, nhợc điểm riêng nên việc lựa chọn phải
căn cứ thiết bị, công nghệ thi công, năng lực sản xuất, thi công, quy mô đầu t.
Hàn ray tiêu chuẩn 25m thành ray hàn dài : Các ray ngắn hàn thành ray hàn dài
đợc thực hiện trong các nhà máy (cố định) hoặc xởng của công trờng thi công tại
các vị trí có mặt bằng phù hợp.
Trong Nhà máy thờng dùng phơng pháp hàn tiếp xúc bằng đót nóng điện cỡ lớn
(Fb), hệ thống vận chuyển ray cùng các máy công cụ có công suất lớn khác (uốn,
nắn, mài nhẵn, sửa dạng ) đồng bộ nên năng suất và chất lợng ổn định. Tuy nhiên
chi phí đầu t lớn, vận chuyển đến công trờng lắp đặt phức tạp, mất thời gian.
Hàn tại xởng của công trờng năng suất không cao nhng chủ động tiến độ, vận
chuyển chi phí đầu t máy móc thiết bị, hợp lý.
Hàn ray trên đờng : Các ray hàn dài sau khi vận chuyển lắp đặt trên đờng đợc
hàn lại thành các dải ray hàn liền theo thiết kế công trình bằng một trong các PP Hàn
ga nén ép (Gb); nhiệt nhôm (AT); hồ quang (EA).

Tuỳ từng trờng hợp cụ thể để lựa chọn ph
ơng pháp hàn và lựa chọn thiết bị, bố
trí nhân lực, xác định thời gian thi công.
So sánh các phơng pháp hàn :
Nơi sử dụng
Phơng pháp
Nhà máy
Xởng tạm
Trên đờng
Thời gian hàn
(phút)
Độ bền mỏi (%)
so với ray
Chi phí
Hàn điện nén ép (Fb)
- Cố định Thờn
g
0 0 ~ 4 ~ 95 Cao
- Di động 0 Có 0 ~ 5 ~ 90 Cao
Hàn ga nén ép (Gb) 0 Thờng Thờng ~ 15 ~ 90 T.bình
Hàn hồ quang (EA) 0 Có Có ~ 60 ~ 75 Thấp
Hàn nhiệt nhôm (AT) 0 0 Thờng ~ 30 ~ 70 Thấp

3.2. Vận chuyển ray dài :
Vận chuyển ray hàn dài từ Nhà máy hoặc xởng đến hiện trờng lắp đặt có thể
dùng Xe chuyên dùng hoặc Goòng chuyên dùng :
- Xe chuyên dùng là các toa xe bằng lắp giá đỡ trên có các kẹp cố định ray và
máng hạ ray đợc chế tạo để vận chuyển với số lợng, cự ly lớn.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray

Phần 1 -10

- Goòng chuyên dùng là goòng chế tạo riêng dùng chuyên chở ray dài. Số
goòng tuỳ thuộc vào chiều dài ray, goòng ở giữa đoàn có kẹp cố định ray.
Lên, xuống ray bằng các cẩu nhỏ gắn trên từng goòng.
Loại Xe chuyên dùng thích hợp với quy mô lớn, số lợng vận chuyển nhiều, cự li
xa tuy nhiên chi phí đầu t cao thờng chỉ các Nhà máy cố định sử dụng.
Loại hình vận chuyển goòng chuyên dùng thích hợp khi vận chuyển với số lợng
nhỏ ở cự li ngắn thờng đợc sử dụng trong xởng hàn tại công trờng, phù hợp với
quy mô đầu t nhỏ.
3.3. Lắp đặt ray hàn dài :
Ray hàn dài ĐKMN có thể lắp đặt trên tuyến đờng xây dựng mới hoặc tuyến
đờng sắt đang khai thác đang hoạt động ở giai đoạn ổn định.
Tùy theo quy mô công trình nh đờng sắt xây dựng mới hoặc ngừng khai thác để
sửa chữa, nâng cấp đồng bộ hoặc sửa chữa, thay thế, nâng cấp trong điều kiện vẫn
đảm bảo khai thác chạy tầu để lựa chọn công nghệ thi công phù hợp với trình độ,
năng lực và máy móc, thiết bị hiện có.
Với các công trình ĐS xây dựng mới hoặc ngừng khai thác để sửa chữa, nâng cấp
đồng bộ do không khống chế thời gian thi công nên có thể sử dụng rất nhiều phơng
án thi công : thủ công, thủ công kết hợp cơ giới hoặc cơ giới.
Tại các nớc phát triển vì điều kiện máy móc không hạn chế nên có thể thực hiện
theo các phơng án cơ giới trình tự nh sau :
- Đoàn tầu tổ hợp đặt các cầu ray tiêu chuẩn trên nền đờng hoàn chỉnh đã rải
đá lần 1 và liên kết thành đờng tạm để thi công.
- Đoàn tầu chở ray dài dỡ xuống hai bên đờng, máy đặt đờng đi theo tháo
ray tạm đa ray dài vào đờng. Máy hàn đi sau hàn thành ray hàn liền.
- Rải và san đá (lần 2), máy chèn đá đi sau nâng, chèn chặt khi nhiệt độ ray
phù hợp yêu cầu của thiết kế.
- Máy ổn định động lực thực hiện ổn định kết cấu trớc khi đa vào chạy tầu.
Có thể dùng phơng pháp đặt các cầu ray đợc lắp ráp sẵn ở xởng, vận chuyển

bằng đoàn tầu tổ hợp đến công trờng đặt vào đờng, máy hàn đi phía sau hàn các
ray thành ray hàn liền và thực hiện tiếp các bớc 3; 4 nh trên.
Với công trình sửa chữa, cải tạo, nâng cấp các tuyến đờng đang khai thác do
thời gian thi công hạn chế nên các phơng pháp cơ giới nh trên khó thực hiện và
không hiệu quả thì có thể sử dụng các phơng pháp thủ công hoặc thủ công kết hợp
cơ giới, các ray hàn dài sau khi vận chuyển, xếp ở một (hoặc hai bên) đờng sắt
đợc lắp đặt theo trình tự :
- Tháo dỡ ray đờng cũ.
- Đa ray hàn dài vào đúng vị trí trên tà vẹt.
- Hàn ray hàn dài thành ray hàn liền ĐKMN.



Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 1

Phần 2
xây dựng tiêu chuẩn, quy trình, yêu cầu thiết bị
áp dụng cho dự án sản xuất thử nghiệm
Thí nghiệm lắp đặt và khai thác
đờng ray không mối nối cho đờng sắt Việt Nam

I. điều kiện kỹ thuật lắp đặt ray hàn ĐKMN trên ĐSVN :
Theo nguyên lý cơ bản về ray hàn liền ĐKMN, việc áp dụng công nghệ ray hàn liền
ĐKMN trên ĐS Việt Nam cần xác định các điều kiện :
- Nhiệt độ khu vực lắp đặt ray hàn liền.
- Sửa chữa, cải tạo kết cấu tầng trên ĐS hiện tại để thỏa mãn điều kiện chống dịch
chuyển đờng sắt dới ảnh hởng nhiệt độ khu vực.
1. Điều kiện nhiệt độ khu vực lắp đặt ray hàn liền :

Theo số liệu thống kê khí tợng - thủy văn (TCXD Việt Nam) nhiệt độ cao nhất và
thấp nhất của khu vực Miền Bắc :
- Nhiệt độ môi trờng cao nhất T
mt
max : 42
0
C
- Nhiệt độ môi trờng thấp nhất T
mt
min : 5
0
C
Theo số liệu của Trung tâm Khí tợng - Thủy văn khu vực Thanh Hóa trong 10 năm
từ 1996 đến 2006 :
- Nhiệt độ môi trờng cao nhất T
mt
max : 39
0
C vào tháng 5/2004;
- Nhiệt độ môi trờng thấp nhất T
mt
min : 5,9
0
C vào tháng 12/1999
Cũng theo số liệu đo đạc nhiệt độ 6h; 12h; 18h các ngày từ tháng 6 đến 11/ 2006 của
Công ty QLĐS Thanh Hóa :
- Nhiệt độ môi trờng cao nhất T
mt
max : 38,9
0

C - 12h ngày 09/6/2006;
- Nhiệt độ môi trờng thấp nhất T
mt
min : 18
0
C - ngày 08/11/2006.
Nếu xét đến các tiểu vùng khí hậu khắc nghiệt và để đảm bảo an toàn, có thể chọn
nhiệt độ cao nhất và thấp nhất chung cho ĐSVN nh sau :
- Nhiệt độ môi trờng cao nhất T
mt
max : 45
0
C
- Nhiệt độ môi trờng thấp nhất T
mt
min : 0
0
C .
Nhiệt độ ray cực hạn tơng ứng :
o Cao nhất T
ray
max : (45
0
+ 20
0
) = 65
0
C
o Thấp nhất T
ray

min : 0
0
C .
Nhiệt độ ray trung hòa : (65
0
+ 0
0
) / 2 = 32,5
0
C.
2. Nhiệt độ lắp đặt ray hàn dài ĐKMN :
Nhiệt độ lắp đặt ray hàn dài (nhiệt độ xiết chặt các liên kết ray tàvẹt còn gọi là nhiệt
độ khóa đờng T
KĐ
) theo các tài liệu nớc ngoài nằm trong phạm vi :
o Theo Đờng sắt Liên Xô (cũ) : Nhiệt độ ray trung hòa +10; -5 (
0
C)
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 2

o Theo Đờng sắt Nhật Bản : Nhiệt độ ray trung hòa 5
0
C.
Nhiệt độ khoá đòng khi thực hiện dự án lựa chọn : 34
0
C.
Đây cũng là nhiệt độ đợc sử dụng trong Dự án ray hàn liền ĐKMN Nông Sơn - Trà
Kiệu do T vấn Nhật Bản (JTC) thực hiện.

3. Chiều dài miền co giãn tại đầu của ray hàn dài :
Lực dọc ray P
T
với ray loại P43 (GB Trung Quốc hay OCT Nga ) có tiết diện F =
57cm
2
dới tác động nhiệt độ P
T
= E x F x x t = 25 x F x t nh vậy :
o Trạng thái dãn : P
T
= 25 x F x t = 25 x 57 x (65
0
- 34
0
) = 44.175kg
o Trạng thái co : P
T
= 25 x F x t = 25 x 57 x (34
0
- 0
0
) = 48.450kg
Chiều dài miền co giãn tại đầu của một thanh ray hàn dài L
T
= (P
T
- P
M
)/p với :

p - Lực cản dọc đơn vị của nền đá balát, p = 6kg/m theo dự án ray hàn liền ĐKMN
Nông Sơn - Trà Kiệu tuyến ĐSTN do T vấn Nhật Bản thực hiện.
P
M
- Lực cản mối, gồm lực ma sát của lập lách và lực cản của bulông liên kết. P
M
=
21000kg/01 đầu ray.

L
T
= (48.450 - 21.000)/6 = 4575cm = 45,75m.
Tuy nhiên, trong thành phần lực P
M
thì lực ma sát không ổn định do các tác
động lặp khi bánh xe đi qua và để đảm bảo an toàn, chiều dài miền co giãn L
T
nên chọn là 60m.
Nh vậy, phạm vi co giãn của ray L
T
= 60m tính từ mỗi đầu, khu vực còn lại ray
không co giãn gọi là khu cố định của ray hàn dài.
4. Điều kiện nền, tuyến, kết cấu tầng trên của ray hàn liền ĐKMN:
Kết cấu tầng trên phải sửa chữa, cải tạo đảm bảo chống dịch chuyển đờng sắt dới
ảnh hởng nhiệt độ của khu vực. Cụ thể :
- Cải tạo, mở rộng nền đờng; sửa chữa loại bỏ triệt để các bệnh hại nh phụt
bùn, túi đá, đọng nớc
- Cải tạo bình diện các đờng cong bán kính nhỏ đảm bảo R
min
600m

- Sủa chữa, cải tạo trắc dọc các đờng cong đứng khu vực chuyển dốc đảm bảo
R
chuyển
dốc đứng 3000m.
- Kết cấu tầng trên sử dụng ray P43 hàn thành ray hàn liền ĐKMN, liên kết giữa
các ray (chuyển đổi giữa ray hàn liền - khu đệm co dãn; với ghi) dùng lập
lách 6 lỗ và 6 bulông M22.
- Tàvẹt bêtông cốt thép dự ứng lực mật độ 1520th/km; phụ kiện liên kết đàn hồi
hai lần;
- Làm lại nền đá balát, bổ xung đảm bảo kích thớc và thỏa mãn điều kiện chông
dịch chuyển dới ảnh hởng của nhiệt độ.
II - lý trình lắp đặt thử nghiệm ray hàn liền ĐKMN.
Khu vực đờng sắt đợc lựa chọn lắp đặt ray hàn liền ĐKMN là Khu gian Thanh
Hóa - Yên Thái với các đặc điểm nh sau :
- Chiều dài ~ 10km từ Km 175+00 đến Km 185+00 tuyến ĐS Hà Nội - T.p Hồ
Chí Minh thuộc phạm vi quản lý của Công ty QLĐS Thanh Hóa.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 3

- Bình diện tuyến :
o Hầu hết qua khu vực đồng bằng, hai bên là ruộng. Toàn đoạn có 3 đờng
cong Rmin = 1500m với tổng chiều dài 958.36m chiếm 10.02%.
o Cầu : 02 cầu bêtông cốt thép máng balát khẩu độ 9.5 và 13.45m mới xây
dựng chất lợng còn tốt.
o Cống : 04 cống bản bê tông khẩu độ từ 0.4 đến 1.2m và 13 cống tròn
khẩu độ từ 0.5 đến 1.5m.
o Đờng ngang : 02 đờng ngang có gác (Km 177+632.40; Km
177+921.00); 02 tín hiệu cảnh báo tự động (Km 178+212.00; Km
183+937.50); 01 biển báo km 182+093.00 và 01 đờng ngang dân sinh

Km181+781.00
- Trắc dọc : Tơng đối bằng phẳng, độ dốc lớn nhất i = 5,2.
- Kiến trúc tầng trên :
o Ray chủ yếu là P43 dài 12.5m, chất lợng không đều, cónhiều thanh bị
mòn vẹt rỗ mặt.
o Tà vẹt, phụ kiện : Chủ yếu tàvẹt bêtông K1 và một số K3A phụ kiện đàn
hồi cùng tàvẹt gỗ (trên đoạn phụt bùn, túi đá, cầu bê tông). Chất lợng
tàvẹt, phụ kiện không ổn định.
o Nền đá ba lát bẩn, kích thớc không đảm bảo theo quy định, đặc biệt là
các đoạn đang bị phụt bùn, túi đá.
- Tĩnh không : Có 08 điểm dây điện và dây thông tin cắt qua đờng sắt ở trên cao.
Các vị trí này đều đảm bảo khổ tĩnh không theo qui định.
- Nền đờng : Chủ yếu là nền đắp rộng B > 5.0m; các đoạn xấu gồm Km
175+800 - Km 176+100; Km 179+600 - Km 180+200; Km 181+000 - Km
182+100; Km 182+200 - Km 182+400; Km 183+400 - Km 183+800; Km
185+100 - Km 185+450.
- Vị trí có thể đặt xởng hàn ray : Có 03 địa điểm là Ga Thanh Hóa, ga Yên Thái
và ga Đông Nam cũ. Trong đó thuận lợi nhất là ga Đông Nam cũ tại lý trình Km
183+950 ~ Km 184+400 dài 450m, rộng từ 50~70m.
III - công nghệ thi công ray hàn liền ĐKMN của dự án.
Việc lựa chọn công nghệ thi công ray hàn liền ĐKMN cơ bản là lựa chọn các
phơng pháp hàn - vận chuyển và thi công lắp đặt ray.
Trong phạm vi của dự án, công nghệ thi công ray hàn liền ĐKMN đợc lựa chọn căn
cứ các điều kiện sau:
- Sửa chữa, cải tạo nâng cấp đờng sắt hiện tại (có mối nối) thành đờng hàn liền
không mối nối.
- Đáp ứng điều kiện thi công lắp đặt trên đờng sắt đang khai thác chạy tầu đảm
bảo thông suốt, an toàn.
- Thời gian thi công hợp lý, tận dụng đợc khoảng trống giữa các đoàn tầu theo
biểu đồ chạy tầu.

- Phù hợp với điều kiện thực tế máy móc, thiết bị và năng lực thi công của ĐSVN.
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 4

- Các máy móc, thiết bị bổ sung phải đảm bảo hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và
trong phạm vi kinh phí dự án đã đợc phê duyệt.
1. Các phơng pháp hàn ray :
Theo nguyên lý và so sánh các tính năng kỹ thuật và hiệu quả kinh tế cung nh xét
quy mô xây lắp công trình và năng lực sản xuất, thi công nên phơng án lựa chọn
nh sau :
- Thành lập Xởng tạm của công trờng tại tại các lý trình lân cận có vị trí và mặt
bằng phù hợp, cụ thể là tại Ga Đông Nam (cũ) : Hàn 08 thanh ray tiêu chuẩn
25m hàn thành ray hàn dài có chiều dài ~200m theo Phơng pháp hàn tiếp xúc
bằng máy hàn ga hơi ép cỡ nhỏ nh TGP 5
- Hàn các ray hàn dài thành ray hàn liền ĐKMN tại hiện trờng bằng phơng
pháp hàn nhiệt nhôm.
Trên ĐSVN do bình diện nhiều đờng cong nhỏ, chiều dài ga ngắn nên cũng nh các
quốc gia khác trong khu vực chiều dài ray hàn dài thờng chọn vào khoảng ~ 200m.
1.1. Hàn ray tại xởng của công trờng bằng phơng pháp hàn ga hơi ép :
Mặt bằng xởng có chiều rộng từ 6 ~ 8m, dài 250 ~ 300m gồm :
- Bãi tập kết ray 25m và ray hàn xong
- Mặt bằng nắn chỉnh, làm sạch, hàn, mài sửa mối hàn
- Đờng sắt vận chuyển ray sau hàn; đờng bộ vận chuyển vật liệu
Có thể chọn một đờng nhánh Ga lân cận đủ điều kiện trên để lập xởng.

II- Quá trình hàn ray
III- Chuyển Ray dài 200m (199,832) bằng goòng
I- Mặt bằng và thiết bị hàn ray
phơng án vận chuyển ray bằng goòng

Hàn ray trong công xởng hoặc trạm hàn ray bên đờng

Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 5


Xởng hàn tại công trờng.
Yêu cầu về máy móc thiết bị :
- Máy hàn ga hơi ép chuyên dùng.
- Các máy công cụ cầm tay chạy điện hoặc xăng (ca; mài )
- 30 ~ 35 bộ con lăn D = 60mm dài 400 ~ 600mm.
- 16 ~ 18 bộ Thiết bị nâng hạ có giá trợt L = 2000mm (chân gấp đợc).
- Tời điện kéo ray + 50m dây cáp thép D = 10mm.
- Máy phát điện 15 ~ 25KW.
- Máy nắn ray thuỷ lực.
- Dụng cụ, thiết bị kiểm tra kích thớc, chất lợng mối hàn (thớc phẳng, thớc
lá, thớc cặp, hóa chất).

Máy hàn ga hơi ép.

Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 6

Thiết bị nâng hạ có giá trợt
1.2.Hàn ray trên đờng bằng phơng pháp hàn nhiệt nhôm :
Ray hàn dài sau khi vận chuyển đặt trên đờng đợc hàn lại thành ray hàn liền
theo bằng phơng pháp Hàn nhiệt nhôm (AT).
Nguyên lý hàn nhiệt nhôm là dựa vào phản ứng trao đổi Ôxy khi đốt cháy hỗn hợp

bột nhôm (Al) nguyên chất, ôxýt sắt (Fe
2
O
3
) kèm nhiệt lợng sinh ra làm nóng chảy sắt
(Fe) :
Fe
2
O
3
+ 2Al 2Fe + Al
2
O
3
+ 850 Kj.
(1000g hỗn hợp 524g Fe + 476g xỉ + 3970 Kj).
Thép nóng chảy ở nhiệt độ ~ 2450
0
C chảy vào khuôn gốm bao quanh vùng hàn, làm
nóng chảy các đầu ray và điền đầy khe hở vùng hàn cùng với hai đầu ray tạo thành mối
hàn.
Tùy theo thành phần kim loại cơ bản của vật hàn, hỗn hợp bột nhôm + sắt đợc bổ
xung các nguyên tố để mối hàn có thành phần tơng tự vật liệu đợc hàn có tính đến
hao hụt trong quá trình nóng chảy và bay hơi.



Hàn nhiệt nhôm
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray

Phần 2 - 7


2. Vận chuyển ray dài :
Vận chuyển ray hàn dài từ Nhà máy hoặc xởng đến hiện trờng lắp đặt có thể dùng
Xe chuyên dùng hoặc Goòng chuyên dùng :
- Xe chuyên dùng là xe bằng có các giá đỡ trên lắp các tầng kẹp cố định ray
chống di chuyển ngang, xe cuối có máng trợt chỉnh hớng khi xuống ray. Tuỳ
theo chiều dài ray để xác định số lợng xe.
- Goòng chuyên dùng là goòng chế tạo riêng chỉ dùng để chuyên chở một số ít
ray dài. Số goòng tuỳ thuộc vào chiều dài ray.
Loại Xe chuyên dùng thích hợp với quy mô lớn, số lợng vận chuyển nhiều, cự li xa
tuy nhiên chi phí đầu t cao thờng chỉ các Nhà máy cố định sử dụng.
Loại hình vận chuyển goòng thích hợp vận chuyển số lợng nhỏ, cự li ngắn thờng
đợc sử dụng trong Xởng công trờng, phù hợp với quy mô đầu t nhỏ.
Với ĐSVN, trong phạm vi của dự án này, ray hàn tại Xởng của công trờng ở ga
Đông Nam (cũ), cự ly tới công trờng < 10km nên vận chuyển bằng goòng chuyên dùng
là hợp lý, dễ thực hiện.
Đoàn xe chuyên dùng
Đoàn goòng chuyên dùng
3. Lắp đặt ray hàn dài :
Với công trình sửa chữa, cải tạo, nâng cấp các tuyến đờng đang khai thác do thời
gian thi công hạn chế nên các phơng pháp cơ giới nh trên khó thực hiện và không
hiệu quả thì có thể sử dụng các phơng pháp thủ công hoặc thủ công kết hợp cơ giới,
các ray hàn dài sau khi vận chuyển, xếp ở một (hoặc hai bên) đờng sắt đợc lắp đặt
theo trình tự :
- Tháo dỡ ray đờng cũ.
- Đa ray hàn dài vào đúng vị trí trên tà vẹt.
- Hàn ray hàn dài thành ray hàn liền ĐKMN.
Trong phạm vi dự án này và căn cứ điều kiện cụ thể của ĐSVN về thời gian thi công,

máy móc, thiết bị, trình độ năng lực có thể áp dựng một trong các phơng pháp sau :
Phơng pháp thủ công :

- Công tác tháo dỡ ray cũ, lắp đặt ray hàn dài mới thực hiện bằng thủ công với
các dụng cụ đơn giản nh kẹp, bẩy, móc, đòn khiêng
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 8

- Hàn thành ray hàn liền bằng phơng pháp hàn nhiệt nhôm với các dụng cụ
nhỏ, mang vác, di chuyển dễ dàng.
Phơng pháp thủ công kết hợp cơ giới :

- Công tác tháo dỡ ray cũ, lắp đặt ray hàn dài mới thực hiện bằng các dụng cụ
nhỏ, thao tác thủ công (Thiết bị nâng ray có giá trợt).
- Hàn thành ray hàn liền bằng phơng pháp nhiệt nhôm với các dụng cụ nhỏ, có
thể di chuyển dễ dàng.
Phơng pháp cơ giới :

- Công tác tháo dỡ ray cũ, lắp đặt ray hàn dài mới thực hiện bằng thiết bị cơ giới
chuyên dùng để đặt ray (máy đặt ray).
- Hàn thành ray hàn liền bằng phơng pháp nhiệt nhôm với các dụng cụ nhỏ, có
thể di chuyển dễ dàng.
IV. Mua sắm, bổ sung máy móc, thiết bị thi công :
Theo công nghệ hàn, vận chuyển, thi công lắp đặt đã lựa chọn, để thực hiện dự án
cần có các máy móc, thiết bị thuộc các nhóm :
Nhóm máy móc, thiết bị hàn :

- Hàn trong xởng : Máy hàn ga hơi ép.
- Hàn ngoài hiện trờng : Thiết bị, dụng cụ hàn nhiệt nhôm.

- Các máy gia công cơ khí : Máy ca, khoan, mài, nắn ray
- Thiết bị kiểm tra chất lợng mối hàn : Siêu âm, thẩm thấu
Nhóm thiết bị vận chuyển :

- Đoàn goòng chuyên dùng.
Nhóm máy móc, thiết bị thi công; duy tu bảo dỡng; xử lý sự cố :
- Thiết bị đa ray vào đờng (nâng ray có giá trợt; máy đặt ray).
- Kích căng ray thuỷ lực
- Máy đo nhiệt độ ray, môi trờng
- Kẹp mối nối ray tạm.
- Máy chèn đờng.
- Dụng cụ kiểm tra đờng.
1. Máy móc, thiết bị hiện có :
Công ty QLĐS Thanh Hóa - đơn vị dự kiến thi công xây lắp và là đon vị quản lý khu
vực thực hiện thi công ĐKMN hin qun lý v s dng :
- Máy chèn áo 08 - 8GS
- Máy chèn XY2D (TQ)
- Máy xiết bu lông
- Máy nâng mối gục
- Máy ca, khoan, mài ray
- Kích dồn ray
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 9

- Máy hàn ray TGP
- Máy đo quang học (kinh vĩ - thuỷ bình)
- Ôtô ray
Ngoài ra các đon vị thuộc khối quản lý cơ sở hạ tầng của TCTĐSVN hiện quản lý,
sử dụng một số máy móc thiết bị có thể điều chuyển sử dụng gồm :

TT Tên thiết bị
Yên Lào
Vĩnh Phú
Hà Lạng
Hà Hải
Hà Thái
Hà Ninh
Nghệ Tĩnh
Quảng Bình
1 Máy chèn áo 08 - 8GS 1
2 Máy chèn XY2D (TQ) 4 3 6 5 2 5 5 4
3 Máy xiết bu lông 3 3 4 4 5 2 6 4
4 Nâng mối gục 3 5 1 2 1 2
5 Ca ray 1 2
6 Khoan ray 2 1 3 1 1 1 1 1
7 Nén khí 3 2 2
8 Dồn ray 2 4 4 2 2 3
9 Mài ray 1 1 3 1 1 1 2 2
10 Máy phát điện 3 3 2 1 2 1
11 Sàng đá 1 1
12 Kinh vĩ -Thuỷ bình 1 1 1 1 1 1 1 1
13 Khoan 1 1 1 1 2
14 Hàn điện 1 1 3 1
15 Cắt Axêtylen 1 1
16 Ôtô lắp cẩu tự hành 1 1 1 1 1 1 1
17 Ôtô ray lớn: 2 2 4 2 2 2
18 Cẩu chạy trên ray 1 1

2. Máy móc, thiết bị bổ sung và yêu cầu kỹ thuật chủ yếu.
Máy móc, thiết bị bổ sung thực hiện dự án gồm các loại:

- Dụng cụ, thiết bị Hàn nhiệt nhôm gồm : Máy nung nóng ray trớc, máy cắt
bavia chuyên dùng, nồi nấu, khuôn đúc, thuốc hàn, mồi cháy
- Kiểm tra chất lợng mối hàn thẩm thấu, siêu âm.
- Hệ thống vận chuyển ray hàn dài : Đoàn goòng (15 xe).
- Máy đo nhiệt độ ray hiện trờng và đo, ghi nhiệt độ ray - môi trờng, khe hở
mối.
- Thiết bị đa ray vào đờng (nâng ray có giá trợt); Máy đặt ray dài.
- Kẹp tạm mối nối ray.
- Kích căng ray thuỷ lực.
2.1. Thiết bị, dụng cụ hàn nhiệt nhôm :
Khi đốt cháy hỗn hợp bột nhôm (Al) nguyên chất và ôxýt sắt (Fe
2
O
3
) nhiệt lợng
sinh ra làm nóng chảy sắt (Fe), nớc thép nóng chảy (nhiệt độ ~ 2450
0
C) chảy vào
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 10

khuôn gốm bao quanh vùng hàn, làm nóng chảy các đầu ray và điền đầy khe hở vùng
hàn cùng với hai đầu ray tạo thành mối hàn.
Tùy theo thành phần kim loại cơ bản vật hàn, hỗn hợp đợc bổ xung các nguyên tố
để mối hàn có thành phần tơng tự vật liệu hàn (tính cả hao hụt trong quá trình nóng
chảy và bay hơi).
Để khắc phục biến động đột ngột nhiệt độ làm ảnh hởng đến chất lợng cần phải
nung nóng ray trớc.
Mối hàn khi gần nguội (~ 900

0
C) đợc cắt các phần kim loại thừa bao quanh nấm
bằng máy cắt chuyên dụng trớc khi mài sửa tới kích thớc theo yêu cầu.
Bộ thiết bị, dụng cụ hàn nhiệt nhôm gọn nhẹ, sử dụng dễ dàng và phù hợp với các
điều kiện kỹ thuật ĐSVN, số lợng gồm :
- Bộ nồi nấu kim loại; giá đỡ; đĩa đỡ; đai kẹp; thùng chứa xỉ và các phụ kiện đi
kèmđợc dùng nhiều lần.
- Bộ khuôn đúc (loại hai mảnh);
- Thuốc hàn (Al + Fe
2
O
3
và một số nguyên tố khác); mồi đốt
- Thiết bị đốt nóng làm hai đầu ray có t
o
gần với t
o
kim loại nóng chảy.
- Máy cắt bavia (phần kim loại thừa) để mối hàn đạt đợc kích thớc gần giống
kích thớc tinh của ray 43kg.
2.2. Thiết bị kiểm tra chất lợng mối hàn :
Mối hàn sau khi hoàn thiện cần phải đợc xác định các khuyết tật hàn nhằm đánh
giá chất lợng mối hàn để có biện pháp xử lý, hoặc sửa chữa hoặc cắt đi hàn lại. Trên
ĐS của các nớc áp dụng hai phơng pháp kiểm tra không phá hủy là thẩm thấu cho
kết quả nhanh và siêu âm khi nghiệm thu chất lợng.
- Kiểm tra chất lợng mối hàn thẩm thấu trên cơ sở sử dụng một hóa chất có tính
thẩm thấu mạnh thấm vào bề mặt mối hàn, điền đầy các khe nứt và hiển thị trên
nền của lớp hiện hình.
- Kiểm tra bằng siêu âm dò tìm khuyết tật kiểm chứng kết quả.
Bộ thiết bị kiểm tra chất lợng mối hàn phải có độ tin cậy cao, gọn nhẹ, sử dụng dễ

dàng và phù hợp với các điều kiện kỹ thuật ĐSVN.
2.3. Hệ thống thiết bị vận chuyển ray dài
Bốc xếp, vận chuyển và dỡ ray hàn dài trong xởng và tại hiện trờng lắp đặt bằng
đoàn xe gồm 15 goòng chuyên dùng vận hành trên đờng sắt khổ 1000mm. Mỗi lần
vận chuyển đợc 06 thanh ray dài 200m. Yêu cầu 0hệ thống thiết bị vận chuyển ray hàn
dài phải gọn nhẹ, sử dụng dễ dàng và phù hợp với các điều kiện kỹ thuật ĐSVN, gồm :
- Goòng chuyên dùng là goòng chế tạo riêng chỉ dùng để chuyên chở một số ít
ray dài. Số goòng tuỳ thuộc vào chiều dài ray, mỗi 10~12m bố trí một goòng,
goòng ở giữa đoàn xe có kẹp cố định ray với goòng.
- Các goòng liên kết với nhau thành đoàn xe bằng các ray vận chuyển.
- Bốc xếp ray hàn dài từ bãi xởng lên goòng và hạ xuống bãi tại hiện trờng
bằng các cẩu (palăng) nhỏ gắn trên giá của từng goòng.
2.4. Thiết bị đo nhiệt độ :
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 11

Đo đạc và xây dựng hồ sơ theo dõi biến động nhiệt độ môI trờng và nhiệt độ ray
phục vụ công tác xác định nhiệt dộ khóa đờng hợp lý (nhiệt độ thời điểm xiết chặt các
liên kết tàvẹt và ray hàn dài) và nhiệt độ cho phép thực hiện các tác nghiệp duy tu, bảo
dỡng đờng không mối nối.
- Thiết bị đo nhiệt độ ray hiện trờng để xác định nhiệt độ ray thời điểm thực
hiện xiết chặt các liên kết ray-tàvẹt theo yêu cầu thiết kế. Yêu cầu thiết bị nhỏ
gọn, dễ sử dụng, độ chính xác 1
0
C.
- Thiết bị đo, ghi nhiệt độ ray, môi trờng phục vụ công tác duy tu, bảo dỡng,
sửa chữa kịp thời ray hàn liền, kết quả đo đạc chính xác đến 1
0
C lu dới

dạng file dữ liệu.
Các thiết bị đo phải gọn nhẹ, sử dụng dễ dàng và phù hợp với các điều kiện kỹ thuật
ĐSVN, số liệu đo đạc phải đầy đủ, chính xác.
2.5. Thiết bị nâng ray có giá trợt :
Sử dụng nâng và di chuyển ray hàn dài dọc theo chiều dài của giá khi :
- Đa ray hàn dài từ vị trí hàn sang bãi tập kết khi dùng tại xởng hàn.
- Đa ray cũ ra ngoài vệ đờng và đa ray hàn dài từ vệ đờng vào vị trí lắp đặt
khi thi công lắp đặt, thay ray trong sửa chữa ĐKMN.
Yêu cầu thiết bị gọn nhẹ, dễ thao tác, trọng lợng toàn bộ tối đa 80kg, chiều cao
nâng tối thiểu 30cm và di chuyển (dọc theo giá đỡ) tối thiểu 2m.
2.6. Máy đặt ray dài :
Nâng và chuyển ray cũ sang hai bên vai đờng và đa ray hàn dài từ bệ đỡ hai bên
vai đờng vào vị trí lắp đặt trên tà vẹt.
Yêu cầu sử dụng dễ dàng và phù hợp với các điều kiện kỹ thuật ĐSVN.
2.7. Kẹp tạm mối nối :
Kẹp các ray hàn dài sau khi đa vào đờng để chạy tầu tạm thời, sử dụng trong các
trờng hợp :
- Hết thời gian phong tỏa thi công.
- Chờ nhiệt độ khóa đờng (nhiệt độ thời điểm xiết chặt các liên kết tàvẹt và ray
hàn dài) theo yêu cầu thiết kế.
- Khắc phục tạm để chạy tầu khi gặp sự cố bung đờng phải cắt ray hoặc ray
gẫy
Thiết bị phải gọn nhẹ, sử dụng dễ dàng, thao tác nhanh chóng, tiện lợi và đảm bảo
an toàn, phù hợp với các điều kiện kỹ thuật ĐSVN.
2.8. Kích căng ray :
Trong công tác sửa chữa, duy tu, bảo dỡng hoặc có sự cố bung đờng cần cắt ray
hoặc hàn nối ray trên đờng khi không có đủ nhiệt độ yêu cầu cần giải phóng hoặc tạo
lực nhiệt độ.
3. Kết quả mua sắm bổ sung máy móc thiết bị phục vụ dự án :
Công tác mua sắm máy móc, thiết bị thực hiện thông qua hình thức đấu thầu rộng

rãi căn cứ các quy định của Nhà nớc :
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 12

- Quy chế Quản lý ĐT & XD (ban hành theo Nghị định 52/1999/NĐ-CP ngày
8/7/1999); Nghị định 07/2003/NĐ-CP ngày 30/3/03 sửa đổi, bổ sung một số
điều Quy chế Quản lý ĐT & XD.
- Nghị định 12/2000/NĐ-CP-05/5/2000 của Chính phủ; 09BKH/VPTĐ -
16/9/1996 hớng dẫn lập, thẩm định dự án đầu t của Bộ KH-ĐT.
- Nghị định 88/1999 NĐ-CP ngày 0l/9/1999 ban hành Quy chế đấu thầu và
14/2000/NĐ-CP ngày 05/5/2000 về sửa đổi bổ sung một số điều của Qui chế
đấu thầu của Chính phủ.
- Đề nghị thay đổi một số hạng mục dự án của TCTĐSVN tại công văn 900/ĐS-
CSHT ngày 22/10/2003;1030/ĐS-CSHT ngày 04/11/2003 của TCTĐSVN và
Công văn 5219/GTVT-KHCN-10/11/2003 của Vụ Khoa học công nghệ - Bộ
GTVT cho phép thay đổi một số hạng mục dự án.
Số lợng máy móc thiết bị mua sắm bổ sung gồm :

- Hàn nhiệt nhôm : 120 bộ.
- Máy nung nóng ray : 01 cái.
- Máy cắt bavia chuyên dùng : 01 cái.
- Máy đo nhiệt độ ray hiện trờng : 02 cái.
- Máy đo, ghi nhiệt độ ray và môi trờng : 01 cái.
- Bộ kiểm tra chất lợng mối hàn thẩm thấu : 30 bộ.
- Máy siêu âm dò khuyết tật mối hàn : 01 cái.
- Máy đặt ray dài : 01 cái.
- Kẹp tạm mối nối : 04 bộ.
- Thiết bị nâng ray có giá trợt : 20 cái.
- Hệ thống vận chuyển ray hàn dài : 01 hệ thống gồm15 xe.

Quy mô, tính năng kỹ thuật các máy móc, thiết bị mua sắm bổ sung :

3.1. Dụng cụ, thiết bị Hàn nhiệt nhôm (Thermit) :
- Nhà sản xuất India Thermit Corporation Ltd - India sản xuất theo Tiêu chuẩn
CHLB Đức.
- Thông số kỹ thuật: Hàn ray 43kg theo phơng pháp SKV- F (hàn ray với thời
gian nung nóng sơ bộ ngắn).
Thiết bị chủ yếu :
o Khuôn đúc đồng bộ mối hàn ray P43 theo tiêu chuẩn GB hoặc GOST
o Mồi đốt hợp kim magiê; bột hàn FeO + Al bổ xung các thành phần Mn,
Si để mối hàn hoàn chỉnh có thành phần kim loại gốc tơng đơng loại
thép ray U71Mn nh sau :
Thành phần hóa học (%)
P S
Mác thép
C Si Mn Cu
Không lớn hơn
U71Mn 0,65 ~ 0,77 0,15 ~ 0,35 1,10 ~1,50 - 0,04 0,04
Đờng sắt Việt Nam
Báo cáo tổng kết dự án hàn ray
Phần 2 - 13

Dụng cụ kèm theo :
TT Danh mục Quy cách
1 Đ. vị S. lợng
1 Cờ lê điều chỉnh đợc Cái 1
2 Găng tay amiăng đôi 2
3 Thanh lấy khuôn ra Cái 2
4 Búa đầu tròn 1kg Cái 4

5 Kính bảo hộ màu xanh da trời đôi 2
6 Nồi nấu kim loại ( hợp kim) Cái 6
7 Nắp nồi nấu kim loại Cái 6
8 Giá để nồi nấu Cái 4
9 Dĩa nồi nấu Cái 4
10 Đai nồi nấu Cái 4
11 Đai đỡ nồi nấu đôi 2
12 Bộ làm lạnh Cái 1
13 Thớc đo khoảng cách Cái 1
14 Bật lửa Cái 2
15 Đục bẹt Cái 1
16 Thớc đo khe hở Cái 2
17 Kính bảo hộ ( chống vỡ mảnh) đôi 2
18 Dụng cụ đo chiều cao Cái 10
19 Bộ nung Cái 6
20 Nắp khuôn Cái 1
21 Đế khuôn đôi 25
22 Kìm Cái 2
23 Tấm chắn mảnh ray vỡ Cái 2
24 Nêm thép dài Cái 10
25 Thớc cạnh thẳng dài 1m Cái 2
26 Đồng hồ dừng ( bấm giây) Cái 1
27 Búa tạ 5 kg Cái 2
28 Bộ cờ lê bộ 1
29 Bàn chải sắt Cái 4
30 Thùng chứa xỉ hàn đôi 15
31 Tuốc nơ vít Cái 1
32 Nêm thép nhỏ Cái 30
33 Giá đứng 3 chân Cái 3
34 Thiết bị ống rót Cái 1

35 Nút ống rót Cái 2
36 Thanh chốt định vị dài 450 mm Cái 2
37 Cặp mỏ hàn Cái 1
38 Giá đa năng Cái 10

Máy cắt bavia mối hàn nhiệt nhôm :
o Trọng lợng toàn bộ (Trừ nguồn thuỷ lực) : 62 Kg
o Kích thớc bao máy cắt (1050 x 450 x 400) mm