程建華

（南寧鐵路局工務(wù)檢測(cè)所，助理工程師，廣西 南寧 530003）

鋼軌接頭是鐵路線路養(yǎng)護(hù)中的3大薄弱環(huán)節(jié)之一，是工務(wù)部門(mén)日常維修的重點(diǎn)。鋼軌接頭病害的發(fā)生，最根本的原因在于軌道接頭存在軌道結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)性和不平順性，這就導(dǎo)致輪軌之間產(chǎn)生較大的附加動(dòng)力的作用，促進(jìn)了接頭病害的發(fā)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(zhì)量的重要制約因素。

列車通過(guò)接頭時(shí)發(fā)生的沖擊力，最大可達(dá)到非接頭區(qū)的3倍以上，致使接頭區(qū)軌道受到破壞的程度比其它部位更嚴(yán)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(fā)展快而造成低接頭，低接頭產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)加速了機(jī)車車輛和鋼軌配件的損壞，從而影響行車安全。為此，結(jié)合寧局管內(nèi)焦柳線的鋼軌接頭養(yǎng)護(hù)情況，對(duì)造成鋼軌接頭病害的不同成因進(jìn)行分析，從而提出如何采取相應(yīng)的防治措施，搞好鋼軌接頭的養(yǎng)護(hù)維修，控制鋼軌接頭病害的產(chǎn)生和發(fā)展，以確保列車安全、平穩(wěn)地運(yùn)行，已成為當(dāng)前線路養(yǎng)護(hù)維修工作十分重要的內(nèi)容。

1 鋼軌接頭病害分類

接頭病害表現(xiàn)形式往往是不同結(jié)構(gòu)病害的復(fù)合，最明顯的表現(xiàn)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(dòng)。接頭病害按各種狀態(tài)分類如下：

1）按接頭軌面狀態(tài)分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯(cuò)牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫接頭。

2）按接頭道床狀態(tài)分：翻漿接頭、泛白接頭、溜塌接頭、板結(jié)接頭。

3）按接頭的結(jié)構(gòu)狀態(tài)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(gòu)造不平順是接頭病害產(chǎn)生的根本原因，而日常養(yǎng)護(hù)維修方法不當(dāng)則會(huì)加速病害的發(fā)展。

2.1 鋼軌接頭構(gòu)造不平順 鋼軌接頭存在軌縫的構(gòu)造弱點(diǎn)，使車輪通過(guò)接頭時(shí)產(chǎn)生臺(tái)階和折角，造成先天性的軌面不平順?biāo)a(chǎn)生的輪軌沖擊，增大了接頭處的附加動(dòng)力。試驗(yàn)測(cè)得，鋼軌接頭處的垂直振動(dòng)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(yùn)營(yíng)過(guò)程中形成的，如結(jié)構(gòu)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(dòng)態(tài)不平順 鋼軌接頭動(dòng)態(tài)不平順一般有2種情況：一是軌道彈性不均和荷載波動(dòng)，輪軌接觸點(diǎn)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(dòng)態(tài)情況下才能表現(xiàn)出來(lái)。線路的動(dòng)態(tài)不平順增大了列車運(yùn)行中的沖擊和振動(dòng)。

2.4 日常養(yǎng)護(hù)維修不當(dāng)

2.4.1 水平方向不良 列車通過(guò)水平方向不良的線路時(shí)，由于鋼軌上下反復(fù)撓曲，使鋼軌內(nèi)部組織連續(xù)發(fā)生拉張和壓縮的反復(fù)應(yīng)力，鋼軌接頭在列車反復(fù)沖擊荷載作用下，道床應(yīng)力和振動(dòng)加速度遠(yuǎn)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(guò)大或接頭錯(cuò)牙 換軌時(shí)設(shè)置的軌縫過(guò)大或接頭錯(cuò)牙，形成先天性的軌面不平順。

2.4.3 道床板結(jié)和翻漿 混凝土枕線路道床病害主要是道床板結(jié)和翻漿，當(dāng)接頭處的道床出現(xiàn)板結(jié)后，彈性下降、承載能力降低容易形成空吊板，產(chǎn)生低接頭。

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

2.4.5 在接頭處頻繁作業(yè) 在接頭處頻繁作業(yè)將導(dǎo)致接頭處枕下基礎(chǔ)不穩(wěn)定，容易造成坍碴接頭，曲線地段尤為嚴(yán)重。

3 鋼軌接頭病害的整治措施

根據(jù)以上關(guān)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(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)、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(diào)整接頭位置6種。

3.1 消除接頭和優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu) 整治接頭病害最直接的方法是消除鋼軌接頭和優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)。在條件允許的情況下，新線和大修線路應(yīng)盡可能采用無(wú)縫線路，特別是超長(zhǎng)無(wú)縫線路，以達(dá)到消除鋼軌接頭的目的。但在短期內(nèi)全面消除鋼軌接頭是不可能的，因此，要通過(guò)使用新技術(shù)使接頭凍結(jié)、膠結(jié)以優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)，從而彌補(bǔ)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(zhì)量 接頭搗固是預(yù)防低接頭的關(guān)鍵，是保證線路穩(wěn)固的基礎(chǔ)，為此必須提高接頭搗固質(zhì)量。

1）起道時(shí)應(yīng)將軌面抬平后再進(jìn)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(qiáng)接頭的整體性，防止搗固后空吊板。

3)搗固順序應(yīng)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(shí)要搗夠長(zhǎng)度和鎬數(shù)，按作業(yè)要求排好鎬位，搗勻、搗實(shí)消滅空吊板，并及時(shí)回填道床，保持道床均勻飽滿，使軌道基礎(chǔ)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2.2 合理調(diào)整接頭大軌縫 控制軌縫最有效的手段是使用高強(qiáng)螺栓和高強(qiáng)絕緣材料及彈性平墊圈，堅(jiān)持軌縫的日常檢查，超過(guò)誤差值要及時(shí)調(diào)整。

3.2.3 接頭軌枕下墊大膠墊 實(shí)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(cè)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(jìn)行搗固。3.3 整治接頭部位的道床 道床板結(jié)和翻漿是道床主要病害。鋼軌接頭處道床板結(jié)出現(xiàn)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(fā)展加劇。為此，要充分做好接頭道床的養(yǎng)護(hù)工作：

1）接頭部位道碴應(yīng)有良好的級(jí)配和顆粒形狀，對(duì)于磨圓的道碴要及時(shí)進(jìn)行更換，以恢復(fù)道床的良好彈性。

2）道床中粉塵較多時(shí)，在雨水的作用下，粉塵與道碴顆?？赡秊橐粋€(gè)整體，極易形成道床板結(jié)，從而失去彈性，要進(jìn)行重點(diǎn)整治的同時(shí)，對(duì)接頭處3個(gè)軌枕盒的道床進(jìn)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(wěn)定性。

3.4 改善軌下墊層彈性 軌下墊層彈性是軌道結(jié)構(gòu)彈性的重要組成部分，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，橡膠墊板會(huì)逐步硬化，特別是接頭部位的墊板在強(qiáng)大沖擊力的作用下，彈性逐步減少。為此，要進(jìn)行接頭綜合整治，及時(shí)更換接頭區(qū)4根軌枕的墊板，以恢復(fù)軌道結(jié)構(gòu)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(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)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(huì)引起機(jī)車車輛的巨大附加沖擊，使線路變形加劇，軌枕發(fā)生裂紋、扣件損壞、道床板結(jié)不僅縮短軌道各部件的使用期限，同時(shí)也加大了接頭的養(yǎng)護(hù)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(jìn)行整治。在正線和到發(fā)線垂直磨耗達(dá)1～3 mm，其它線路達(dá)1.5～5 mm時(shí)可采用焊修。這種方法可以有效減少列車車輪對(duì)鋼軌接頭的破壞性沖擊，對(duì)延長(zhǎng)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(shí)調(diào)整接頭位置 由于接頭處經(jīng)常作業(yè)，導(dǎo)致接頭處枕下基礎(chǔ)不穩(wěn)定，很容易造成坍碴接頭，曲線地段尤為嚴(yán)重。為了緩和這種局面，在曲線上股鋼軌側(cè)磨與下股鋼軌垂磨均已接近重傷標(biāo)準(zhǔn)需同時(shí)換軌的情況下，可結(jié)合換軌調(diào)整鋼軌接頭位置。具體做法：在換軌曲線的兩端上下股同時(shí)插入1根12.5 m的短軌，使原接頭位置調(diào)整到新鋼軌的“大腰”處并調(diào)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(jié)束語(yǔ)

鋼軌接頭病害種類很多，造成病害的原因也很復(fù)雜，且相互關(guān)聯(lián)、互相影響。所以，整治接頭病害必須依據(jù)接頭的構(gòu)造弱點(diǎn)，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(lái)南寧鐵路局在焦柳線鐵路鋼軌接頭的養(yǎng)護(hù)維修工作中，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(chǎn)生和發(fā)展，確保了列車安全、平穩(wěn)的運(yùn)行。