淺析鋼軌接頭病害的成因和整修措施

石新鋒

中鐵二十一局集團路橋工程有限公司 陜西 西安 710065

目前雖普鐵、客專、高鐵等都是區間正線長軌及跨區間長軌鋪設,施工工藝的差別,使得長軌落地后均有不等長時間段臨時聯結后做為工程線運輸,無論是長軌臨時聯結接頭還是要現階段站線鋼軌接頭軌縫處仍是行車安全的薄弱點。長鋼軌現場焊接前接頭的聯結無非兩種,一種使用工務部門軌道搶險時用的應急夾板聯結,另一種則是給長軌端頭打眼使用常規魚尾板聯結,站線鋼軌接頭亦是如此,現就常規魚尾板聯結得鋼軌接頭給予淺析。鋼軌接頭是軌道的薄弱環節,是工務口日常維修的重點,接頭的養護維修工作量占到軌道維修工作量的60%—70%,下面結合軌道維修生產的實際對接頭病害的成因進行分析,并提出一些整修措施。

1 鋼軌接頭病害的成因

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和軌面不平順,這是導致輪軌之間產生較大的復雜摩擦作用,長時間的車輪碾壓作用滋長的鋼軌接頭的不連續和不平順,同時也就促進了接頭病害得進一步發展。另外,養護方法的不當也會促使接頭病害產生和發展。

1.1 軌道結構的不連續

鋼軌接頭的軌縫與鋼軌整體相比,夾板的強度、剛度的不足所造成鋼軌接頭結構上的薄弱,破壞了軌條在縱向的連續性。接頭養護維修工作中也存在削弱接頭連續性的現象,入接頭螺栓扭矩不足,或者運輸使用中出現扭矩下降或者扣壓力不足,沒有及時復緊,接頭軌枕扣件不密貼或者扣壓力不足以致產生松動;有的接頭在發生低塌現象(低接頭),沒有及時采取措施,夾板產生下彎或者鋼軌端部出現局面硬彎。這些都削弱了鋼軌接頭的整體性,加大了軌道結構的不連續性,導致更加不平順。

1.2 軌面不平順

鋼軌接頭結構上的不平順主要是接頭軌縫。車輪壓低鋼軌的第一根鋼軌端時,第二根鋼軌端就是一個抬高的趨勢,就形成臺階;重力運輸荷載導致接頭處第一根鋼軌和第二根鋼軌接頭處的撓曲度不是連續曲線性,應該是折線。軌縫、臺階、低接頭同時出現都將給輪軌形成豎向沖擊。軌縫越大、臺階越大、低接頭就越嚴重,輪軌的沖擊就越大,從而較大的增加鋼軌端部局部的垂直豎向震動力。

軌面在接頭區的不均勻磨耗也是軌面不平順的另一個形成原因。不均勻磨耗形成一般是新舊鋼軌接口處,新舊鋼軌借口本身存在高低差,這時軌道的其他部位均處于正常狀態,唯一接頭處就是薄弱點,在車輪的的沖擊力下,接頭螺栓會松動、道碴會磨圓,軌道個部件就會出現永久變形即是低接頭。還有另一情況,鋼軌接頭兩端軌的材質不同,硬度和剛性不同,在重車輪和長期車列碾壓下也會出現較大程度的磨耗,從而形成軌面的不平順。

2 鋼軌接頭的養護及病害的整修

針對鋼軌接頭病害的行車原因,整修接頭病害可考慮一下幾個方面。

2.1 加強軌縫及接頭部位聯結零件的養護

(1)軌縫要始終保持合理的軌縫值,標準軌(短軌)區段,對于大軌縫和連續三個瞎縫利用每年春秋季節及時進行調整。

(2)目前使用的高強度螺栓、在列車沖擊荷載下,容易出現松動和扭力下降等問題,要定期進行螺栓扭力檢查和復緊,保持接頭螺栓扭力在標準范圍中,以保證有足夠的接頭阻力,提高接頭的整體性。

(3)夾板和接頭螺栓涂油,緩解車列行進帶來的沖擊破壞作用,有利于保持較高的螺栓扭力。

(4)做好軌枕、扣件養護和加強道床補碴,使軌枕扣件的安裝和養護達到規范要求。為此,要經常對扣件進行檢查,及時進行扣件的復緊工作,及時補碴搗固,也可適當增加接頭處道床寬度和道碴的堆高,以增加道床穩定性。

2.2 合理補碴、起道加強線路搗固

由于鋼軌接頭在車列反復荷載作用下,道床的應力遠高于非接頭部位,因此接頭道床有良好的搗固質量能提高抵抗車列反復荷載的沖擊力。接頭起道應將軌面抬平然后進行扎實搗固,切記抬高接頭的做法,這樣會認為造成軌道面的不平順,而加大軌道局部車列的沖擊力。

搗固前要先擰緊接頭螺栓和軌枕扣件,補充適當石碴因避免因搗固形成空吊板并且可以加強整體性。

2.3 接頭位置的道床

運營線路道床的板結和翻漿是道床的主要病害。鋼軌接頭道床板結后,不僅承載能力下載,線路的減振、隔振能力下降,線路的殘余變形及各種病害發展加速。做好接頭位置的道床維護工作：(1)首先保證道床級配合格,對于長久磨圓的道床進行更換,恢復道床的彈性性能。(2)軌道環境關系會導致道床中粉塵增多,遇到雨水后道床極易形成板結,從而失去彈性,這就需要坡低清篩。(3)保持接頭位置道床道碴飽滿,保證道床有足夠的縱橫向阻力,提高道床抗變形 能力,提高線路穩定性。

2.4 整修軌面

鋼軌端頭有不均勻的磨耗和掉塊這種病害能引運輸車列產生更大的沖擊,從而導致線路變形加劇。為了阻止病害加劇必須及時進行軌面修理,對軌面進行打磨和焊補。

2.5 更換軌下腳墊

運營線路道床軌下彈性墊層橡膠板會硬化,尤其接頭位置,彈性幾乎沒有。這種情況采取更換膠墊的方案,及時更換附近5根軌枕膠墊,以確保鋼軌接頭附近軌道有良好的彈性。

結束語

綜上所述,鋼軌接頭病害的形成原因是多方面的,一般的整修均采用綜合的整治方式。多因素綜合考慮,綜合整修才能有效控制病害的進一步發展,才能確保運輸行車安全。山西中南部鐵路是國內第一條30T 軸重的重載鐵路,寧陽至梁山段軌道線路施工期間多因素綜合分析鋼軌接頭病害,施工隊伍對照病害綜合整修,很好的保證了運輸的梁車、道碴等車列運行安全。