鋼軌接頭病害的整治

程建華

（南寧鐵路局工務檢測所，助理工程師，廣西 南寧 530003）

鋼軌接頭是鐵路線路養護中的3大薄弱環節之一，是工務部門日常維修的重點。鋼軌接頭病害的發生，最根本的原因在于軌道接頭存在軌道結構上的不連續性和不平順性，這就導致輪軌之間產生較大的附加動力的作用，促進了接頭病害的發展。鋼軌接頭病害不僅使軌道殘余變形加劇，而且縮短鋼軌的使用壽命，是提高線路安全和質量的重要制約因素。

列車通過接頭時發生的沖擊力，最大可達到非接頭區的3倍以上，致使接頭區軌道受到破壞的程度比其它部位更嚴重。如接頭下混凝土軌枕的失效率比其它部位多出幾倍，尤其是接頭處道床變形發展快而造成低接頭，低接頭產生的沖擊振動加速了機車車輛和鋼軌配件的損壞，從而影響行車安全。為此，結合寧局管內焦柳線的鋼軌接頭養護情況，對造成鋼軌接頭病害的不同成因進行分析，從而提出如何采取相應的防治措施，搞好鋼軌接頭的養護維修，控制鋼軌接頭病害的產生和發展，以確保列車安全、平穩地運行，已成為當前線路養護維修工作十分重要的內容。

1 鋼軌接頭病害分類

接頭病害表現形式往往是不同結構病害的復合，最明顯的表現形式為接頭軌面不良、坍塌、泛白、空吊，并伴隨軌枕失效或歪斜、零配件松動。接頭病害按各種狀態分類如下：

1）按接頭軌面狀態分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫接頭。

2）按接頭道床狀態分：翻漿接頭、泛白接頭、溜塌接頭、板結接頭。

3）按接頭的結構狀態分：接頭夾板下彎、上緣磨蝕、夾板螺栓的螺帽扭矩不足、扣件螺帽扭矩不足、扣板或軌距擋板不密貼、扣件失效等。

2 鋼軌接頭病害形成的原因

接頭構造不平順是接頭病害產生的根本原因，而日常養護維修方法不當則會加速病害的發展。

2.1 鋼軌接頭構造不平順 鋼軌接頭存在軌縫的構造弱點，使車輪通過接頭時產生臺階和折角，造成先天性的軌面不平順所產生的輪軌沖擊，增大了接頭處的附加動力。試驗測得，鋼軌接頭處的垂直振動加速度為鋼軌大腰處的2～5倍。

2.2 鋼軌接頭附加不平順 鋼軌接頭附加不平順是在運營過程中形成的，如結構薄弱、軌面不均勻磨耗、彈性不足等情況都可能引起附加不平順。

2.3 鋼軌接頭動態不平順 鋼軌接頭動態不平順一般有2種情況：一是軌道彈性不均和荷載波動，輪軌接觸點軌跡呈波浪形不平順；二是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這2種不平順只有在動態情況下才能表現出來。線路的動態不平順增大了列車運行中的沖擊和振動。

2.4 日常養護維修不當

2.4.1 水平方向不良 列車通過水平方向不良的線路時，由于鋼軌上下反復撓曲，使鋼軌內部組織連續發生拉張和壓縮的反復應力，鋼軌接頭在列車反復沖擊荷載作用下，道床應力和振動加速度遠大于非接頭部位，殘余變形積累加劇后形成低接頭。

2.4.2 軌縫過大或接頭錯牙 換軌時設置的軌縫過大或接頭錯牙，形成先天性的軌面不平順。

2.4.3 道床板結和翻漿 混凝土枕線路道床病害主要是道床板結和翻漿，當接頭處的道床出現板結后，彈性下降、承載能力降低容易形成空吊板，產生低接頭。

2.4.4 軌面不均勻磨耗未及時修理 軌面不均勻磨耗的發展過程大致分為2個階段：第一階段是鋼軌出現馬鞍形磨耗之前，軌道各部件基本上處于正常工作狀態，但在列車沖擊作用下產生接頭螺栓松動、道碴磨圓和軌道各部件磨損出現永久變形造成接頭低坍；第二階段是接頭軌面出現不均勻磨耗。

2.4.5 在接頭處頻繁作業 在接頭處頻繁作業將導致接頭處枕下基礎不穩定，容易造成坍碴接頭，曲線地段尤為嚴重。

3 鋼軌接頭病害的整治措施

根據以上關于接頭病害成因分析，采取的接頭病害整治方法有消除接頭和優化接頭結構、整治低接頭、整治接頭部位的道床、改善軌下墊層彈性、軌面的修理和換軌調整接頭位置6種。

3.1 消除接頭和優化接頭結構 整治接頭病害最直接的方法是消除鋼軌接頭和優化接頭結構。在條件允許的情況下，新線和大修線路應盡可能采用無縫線路，特別是超長無縫線路，以達到消除鋼軌接頭的目的。但在短期內全面消除鋼軌接頭是不可能的，因此，要通過使用新技術使接頭凍結、膠結以優化接頭結構，從而彌補了接頭的先天不良。

3.2 整治低接頭

3.2.1 提高接頭搗固質量 接頭搗固是預防低接頭的關鍵，是保證線路穩固的基礎，為此必須提高接頭搗固質量。

1）起道時應將軌面抬平后再進行搗固，切忌抬高接頭形成鼓包。

2）搗固前要先擰緊接頭螺栓和軌枕扣件螺栓，以加強接頭的整體性，防止搗固后空吊板。

3)搗固順序應從小腰向接頭搗固，促使道碴向接頭擠緊，防止小腰處偏高和小腰空吊板。

4）搗固時要搗夠長度和鎬數，按作業要求排好鎬位，搗勻、搗實消滅空吊板，并及時回填道床，保持道床均勻飽滿，使軌道基礎處于穩定狀態。

3.2.2 合理調整接頭大軌縫 控制軌縫最有效的手段是使用高強螺栓和高強絕緣材料及彈性平墊圈，堅持軌縫的日常檢查，超過誤差值要及時調整。

3.2.3 接頭軌枕下墊大膠墊 實踐證明，在鋼筋混凝土軌枕線路上整治低接頭可用特制的大膠墊，鋼軌接頭處墊板靜剛度為500 kN/cm，一般大膠墊厚度在10～20 mm，先測出接頭處2根鋼軌的高差，將其墊在枕底下整治低接頭。但利用這種方法墊入的膠墊在一年后必須撤出，并重新進行搗固。3.3 整治接頭部位的道床 道床板結和翻漿是道床主要病害。鋼軌接頭處道床板結出現后，不僅承載能力顯著降低，而且線路剛度大為提高，減振、隔振性能降低，線路的殘余變形及各種病害發展加劇。為此，要充分做好接頭道床的養護工作：

1）接頭部位道碴應有良好的級配和顆粒形狀，對于磨圓的道碴要及時進行更換，以恢復道床的良好彈性。

2）道床中粉塵較多時，在雨水的作用下，粉塵與道碴顆粒可凝為一個整體，極易形成道床板結，從而失去彈性，要進行重點整治的同時，對接頭處3個軌枕盒的道床進行破底清篩。

3）保持接頭部位道床的均勻飽滿，提高接頭部位道床抵抗變形的能力，提高線路的穩定性。

3.4 改善軌下墊層彈性 軌下墊層彈性是軌道結構彈性的重要組成部分，經過多年的運營，橡膠墊板會逐步硬化，特別是接頭部位的墊板在強大沖擊力的作用下，彈性逐步減少。為此，要進行接頭綜合整治，及時更換接頭區4根軌枕的墊板，以恢復軌道結構的良好彈性。

3.5 軌面的修理 接頭軌端的不均勻磨耗或掉塊、擦傷，是鋼軌在運營過程中產生的各種傷損和缺陷的主要形式之一。這些病害與軌縫組合在一起，就會引起機車車輛的巨大附加沖擊，使線路變形加劇，軌枕發生裂紋、扣件損壞、道床板結不僅縮短軌道各部件的使用期限，同時也加大了接頭的養護維修工作量。消除這些接頭軌面的病害可采用磨修和焊修的方法進行整治。在正線和到發線垂直磨耗達1～3 mm，其它線路達1.5～5 mm時可采用焊修。這種方法可以有效減少列車車輪對鋼軌接頭的破壞性沖擊，對延長鋼軌使用期限和保證行車安全，都具有很大的作用和意義。

3.6 換軌時調整接頭位置 由于接頭處經常作業，導致接頭處枕下基礎不穩定，很容易造成坍碴接頭，曲線地段尤為嚴重。為了緩和這種局面，在曲線上股鋼軌側磨與下股鋼軌垂磨均已接近重傷標準需同時換軌的情況下，可結合換軌調整鋼軌接頭位置。具體做法：在換軌曲線的兩端上下股同時插入1根12.5 m的短軌，使原接頭位置調整到新鋼軌的“大腰”處并調整好新舊接頭處的軌枕間距，這種方法能有效消除接頭病害。

4 結束語

鋼軌接頭病害種類很多，造成病害的原因也很復雜，且相互關聯、互相影響。所以，整治接頭病害必須依據接頭的構造弱點，從提高接頭的整體性和平順性入手，采取綜合整治措施。近年來南寧鐵路局在焦柳線鐵路鋼軌接頭的養護維修工作中，依據現場的實際病害情況，采取以上綜合整修措施，有效地控制了接頭病害的產生和發展，確保了列車安全、平穩的運行。