粗談混凝土軌枕及鋼軌接頭的病害

彭曉峰

成都鐵路局成都工務段

粗談混凝土軌枕及鋼軌接頭的病害

彭曉峰

成都鐵路局成都工務段

在當今社會經濟高速發展的情形下，對鐵路運輸的需求量在逐漸增大，鐵路運輸的發展將偏向高速和重載運輸。這樣就會加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴重影響鐵路運輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運輸任務，正確、有效的對鐵路線路進行養護，了解和掌握鐵路線路的常見病害并對其進行正確分析則顯得十分重要。

常見病害；混凝土軌枕；鋼軌接頭

一、概述

作為一名鐵路工務職工，我們最重要的職責是確保旅客的安全和鐵路運輸的暢通。隨著科學技術的發展和人們生活質量的提高，為了確保旅客舒適、安全和快捷，鐵路線路質量必須得到有力的保證。提高線路質量的前提首先是要了解線路常見病害，其次才是有針對性的進行養護作業。經過我在工作中的一些實踐和查閱相關資料進行的學習，我對鐵路線路常見病害有一些簡單的看法。

二、關于混凝土軌枕的病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機車車輛傳來的巨大壓力，并傳向軌枕?；炷淋壵硗ㄟ^軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置。

混凝土軌枕在我國鐵路鋪設使用已有多年的歷史。多年的經驗表明，混凝土軌枕的使用對強化軌道結構、保證行車安全起到了重要作用。但是，軌枕在設計、制造和使用中的問題，致使部分軌枕早期發生裂損，影響了正常作用。

1.混凝土軌枕傷損的主要形態

(1)軌下截面出現過大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個接受不穩定重復荷載的構件。荷載的變化帶有隨機的性質。混凝土軌枕在使用期內軌下截面有可能出現大于該截面抗裂強度的荷載彎矩，在這種情況下就產生了橫向裂縫。一般來說，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠遠大于軌枕的抗裂強度，那就會出現過大的橫向裂縫，導致軌枕失效。

(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過大，混凝土受壓區產生過大的壓應力使混凝土壓潰。

(3)軌枕中間部分出現過大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現裂縫，是由于軌枕中部產生較大的負彎矩所致；軌枕中間下部出現裂縫，是由于中部產生較大的正彎矩所致。通過調查得知，因軌枕中部出現過大的橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌下截面出現橫向裂縫而失效的軌枕，因軌枕中間下部出現過大橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌枕中間上部出現橫向裂縫而失效的軌枕。

(4)軌枕中間部分壓潰

軌枕中間部分由于受了過大的正彎矩，不僅使軌枕中間部分的下部產生過大的裂縫，而且還引起截面受壓區的過大壓應力，致使混凝土壓潰，這種情況一般發生在鋼軌接頭。有些軌枕由于中間部分承受了過大的負彎矩，不但引起中間部分的上部裂縫，而且還使中間截面下部受到過大的壓應力以致壓潰，甚至出現鋼筋外露。

(5)軌枕縱向裂縫

軌枕沿長軸線方向的裂縫統稱縱向裂縫?？v向裂縫一般有端頭裂縫、端部上表面裂縫、側面水平縱向裂縫、釘孔縱裂、貫通縱裂等，縱向裂縫較多的部分是沿螺栓孔的兩側或應力鋼筋處發生，并向端頭及中部發展。這種裂縫的出現，將嚴重地影響軌枕的使用壽命。

(6)軌枕的龜裂

龜裂是軌枕表面縱橫交錯的細小裂紋，一般多發生在軌枕端部及中部頂面和側面處。龜裂對軌枕的使用壽命影響也很大。

(7)軌枕中間部分斜裂及扭傷

軌枕中間部分斜裂扭傷是指沿對角方向的破損。線路維修工作中的搗固作業，因在軌枕兩側進行對角搗固，過車時容易使軌枕中間部分產生斜裂或扭傷。據調查，因線路維修養護不當使軌枕中部扭斷、折斷的軌枕在傷損軌枕總數中占有一定的比例。

(8)軌枕擋肩破損

軌枕擋肩承受由扣件傳來的水平推力而產生破損，特別在小半徑曲線上這種現象十分普遍，有的采用加寬鐵座仍不能解決問題，據統計，在半徑為400 m的曲線上，擋肩破損高達70 %。另外，由于墊片損壞或在軌枕制造過程中擋肩部分的缺陷也可能造成擋肩破損。

(9)軌枕的腐蝕

在長期有水地段和車輛裝載有害介質散落在軌枕上，都會造成軌枕的腐蝕，輕者混凝上表面出現麻點、脫層等現象，重者鋼筋銹蝕，并逐漸向里延伸。

(10)軌枕底邊掉塊

手工搗固沖擊軌枕底邊使混凝土掉塊，嚴重時掉塊面積可多達100 cm2，其結果是軌枕受力狀況惡化，容易出現應力集中而造成其他各種傷損，并且削弱了軌道的穩定性。

2.混凝土軌枕傷損的原因

造成混凝土軌枕傷損的主要原因主要有制造質量、設計結構和養護維修作業三個方面。

其中養護維修作業與我們息息相關，混凝土軌枕斷面和配筋的設計都是在一定受力條件的前提下進行的，而混凝土軌枕截面實際承受的荷載彎矩與線路養護維修作業有密切關系。在養護維修作業中，如果使軌枕受力狀態發生了變化，就可能出現軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強度的現象，以致產生軌枕傷損。

養護維修作業對軌枕傷損的影響主要表現在以下幾方面：搗固作業、沒有及時整治道床病害對軌枕受力極為不利、鋼軌接頭養護不良、沒有及時消滅軌面不平順。

三、關于鋼軌接頭的病害

鋼軌接頭是線路的薄弱環節，混凝土軌枕線路更為嚴重。車輛的輪對通過接頭時，因其不平順而產生劇烈振動，加速線路狀態的變化，以致形成接頭病害。

接頭病害產生之后，又進一步加劇車輛輪對對線路的破壞作用，互為因果，使病害發展變化加速，工區幾乎無法應付。在鋼軌、道床和路基狀態基本相同的情況下，混凝土軌枕線路接頭比木枕線路接頭變化快，各類接頭病害產生周期短，發展迅速。石碴沒有翻白之前，約每月保養一次，石碴一經翻白，幾乎每周都要保養，石碴溜塌的接頭甚至每兩天就要保養一次，接頭病害發展到這種程度之后，如不從根本上整治病害，接頭就很難維持正常工作狀態，影響鐵路運營。

3.1 鋼軌接頭病害分類

鋼軌接頭病害按接頭軌面狀態分類為：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫。

3.2 鋼軌接頭病害的原因

鋼軌接頭病害的發生，最根本的原因在于軌道接頭存在結構上的不平順，這就導致輪軌之間產生較大的附加動力作用。過大的附加動力作用又促使不平順的發展和附加動力的增長，同時也就促進了接頭病害的發展，可見，鋼軌接頭病害的發生與發展是互為因果的。另外，由于養護方法不當也會促使接頭病害產生和發展。

(1)結構不平順

鋼軌接頭在結構上的不平順，指的是接頭軌縫前后處存在幾何尺寸的問題。車輪壓在鋼軌的輸出端時，鄰接鋼軌的接受端有抬高趨勢，形成臺階；荷載下鋼軌接頭處的撓曲不是連續曲線，而是折線。當多個因素同時出現，都將產生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動力。

(2)附加不平順

附加不平順是指在運營過程中形成的，以下幾種情況產生的不平順：軌面不均勻磨耗、鋼軌彈性不足、夾板扣壓力不足等。

(3)動態不平順

動態不平順一般有兩種情況：一種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；另一種是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這兩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。有的養護單位使用厚度不等、彈性不均的軌下膠墊以及線路養護質量不良，都加劇了軌道動態不平順。

綜上所述，車輪通過鋼軌接頭處的軌縫，形成劇烈的沖擊和振動，這是造成鋼軌接頭病害的外因；鋼軌斷面及接頭部分設計不合適以及淬火工藝不良則是鋼軌接頭產生病害的內因。所以，解決混凝土軌枕線路鋼軌接頭病害的根本途徑首先要從改善鋼軌材質、淬火技術等方面著手。在保證了鋼軌質量的前提下，在養護維修工作中采取符合混凝土軌枕線路特點的方法進行作業，才能改善鋼軌接頭的工作狀態。

四、結束語

在當今社會經濟高速發展的情形下，對鐵路運輸的需求量在逐漸增大，鐵路運輸的發展將偏向高速和重載運輸。這樣就會加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴重影響鐵路運輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運輸任務，正確、有效的對鐵路線路進行養護，了解和掌握鐵路線路的常見病害并對其進行正確分析則顯得十分重要。

在今后的工作中，我們還需要不斷累積經驗，從現場出發，對發現的問題首先進行初步分析，找準問題的基本因素；其次進行深入分析，找準問題的根源，從而才能進行準確、有效的線路養護。