粗谈混凝土轨枕及钢轨接头的病害

彭晓峰

成都铁路局成都工务段

粗谈混凝土轨枕及钢轨接头的病害

彭晓峰

成都铁路局成都工务段

在当今社会经济高速发展的情形下，对铁路运输的需求量在逐渐增大，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。为了保证铁路能够很好的完成运输任务，正确、有效的对铁路线路进行养护，了解和掌握铁路线路的常见病害并对其进行正确分析则显得十分重要。

常见病害；混凝土轨枕；钢轨接头

一、概述

作为一名铁路工务职工，我们最重要的职责是确保旅客的安全和铁路运输的畅通。随着科学技术的发展和人们生活质量的提高，为了确保旅客舒适、安全和快捷，铁路线路质量必须得到有力的保证。提高线路质量的前提首先是要了解线路常见病害，其次才是有针对性的进行养护作业。经过我在工作中的一些实践和查阅相关资料进行的学习，我对铁路线路常见病害有一些简单的看法。

二、关于混凝土轨枕的病害

混凝土轨枕线路由钢轨、混凝土轨枕、扣件、道床等部分组成。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大压力，并传向轨枕。混凝土轨枕通过轨下弹性垫层和中间扣件承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置。

混凝土轨枕在我国铁路铺设使用已有多年的历史。多年的经验表明，混凝土轨枕的使用对强化轨道结构、保证行车安全起到了重要作用。但是，轨枕在设计、制造和使用中的问题，致使部分轨枕早期发生裂损，影响了正常作用。

1.混凝土轨枕伤损的主要形态

(1)轨下截面出现过大的横向裂缝

混凝土轨枕是一个接受不稳定重复荷载的构件。荷载的变化带有随机的性质。混凝土轨枕在使用期内轨下截面有可能出现大于该截面抗裂强度的荷载弯矩，在这种情况下就产生了横向裂缝。一般来说，这种裂缝较小，不致引起轨枕的失效。但在某些情况下，轨下截面的荷载弯矩远远大于轨枕的抗裂强度，那就会出现过大的横向裂缝，导致轨枕失效。

(2)轨下截面压溃

轨枕轨下部分由于橡胶垫板损坏或串出，使钢轨直接作用于承轨槽，引起轨下部分混凝土压溃。有些轨枕由于轨下截面横向裂缝过大，混凝土受压区产生过大的压应力使混凝土压溃。

(3)轨枕中间部分出现过大的横向裂缝

轨枕中间部分出现的裂缝包括中间上部裂缝和下部裂缝两种。轨枕中间上部出现裂缝，是由于轨枕中部产生较大的负弯矩所致；轨枕中间下部出现裂缝，是由于中部产生较大的正弯矩所致。通过调查得知，因轨枕中部出现过大的横向裂缝而失效的轨枕多于因轨下截面出现横向裂缝而失效的轨枕，因轨枕中间下部出现过大横向裂缝而失效的轨枕多于因轨枕中间上部出现横向裂缝而失效的轨枕。

(4)轨枕中间部分压溃

轨枕中间部分由于受了过大的正弯矩，不仅使轨枕中间部分的下部产生过大的裂缝，而且还引起截面受压区的过大压应力，致使混凝土压溃，这种情况一般发生在钢轨接头。有些轨枕由于中间部分承受了过大的负弯矩，不但引起中间部分的上部裂缝，而且还使中间截面下部受到过大的压应力以致压溃，甚至出现钢筋外露。

(5)轨枕纵向裂缝

轨枕沿长轴线方向的裂缝统称纵向裂缝。纵向裂缝一般有端头裂缝、端部上表面裂缝、侧面水平纵向裂缝、钉孔纵裂、贯通纵裂等，纵向裂缝较多的部分是沿螺栓孔的两侧或应力钢筋处发生，并向端头及中部发展。这种裂缝的出现，将严重地影响轨枕的使用寿命。

(6)轨枕的龟裂

龟裂是轨枕表面纵横交错的细小裂纹，一般多发生在轨枕端部及中部顶面和侧面处。龟裂对轨枕的使用寿命影响也很大。

(7)轨枕中间部分斜裂及扭伤

轨枕中间部分斜裂扭伤是指沿对角方向的破损。线路维修工作中的捣固作业，因在轨枕两侧进行对角捣固，过车时容易使轨枕中间部分产生斜裂或扭伤。据调查，因线路维修养护不当使轨枕中部扭断、折断的轨枕在伤损轨枕总数中占有一定的比例。

(8)轨枕挡肩破损

轨枕挡肩承受由扣件传来的水平推力而产生破损，特别在小半径曲线上这种现象十分普遍，有的采用加宽铁座仍不能解决问题，据统计，在半径为400 m的曲线上，挡肩破损高达70 %。另外，由于垫片损坏或在轨枕制造过程中挡肩部分的缺陷也可能造成挡肩破损。

(9)轨枕的腐蚀

在长期有水地段和车辆装载有害介质散落在轨枕上，都会造成轨枕的腐蚀，轻者混凝上表面出现麻点、脱层等现象，重者钢筋锈蚀，并逐渐向里延伸。

(10)轨枕底边掉块

手工捣固冲击轨枕底边使混凝土掉块，严重时掉块面积可多达100 cm2，其结果是轨枕受力状况恶化，容易出现应力集中而造成其他各种伤损，并且削弱了轨道的稳定性。

2.混凝土轨枕伤损的原因

造成混凝土轨枕伤损的主要原因主要有制造质量、设计结构和养护维修作业三个方面。

其中养护维修作业与我们息息相关，混凝土轨枕断面和配筋的设计都是在一定受力条件的前提下进行的，而混凝土轨枕截面实际承受的荷载弯矩与线路养护维修作业有密切关系。在养护维修作业中，如果使轨枕受力状态发生了变化，就可能出现轨枕断面荷载弯矩大于轨枕抗裂强度的现象，以致产生轨枕伤损。

养护维修作业对轨枕伤损的影响主要表现在以下几方面：捣固作业、没有及时整治道床病害对轨枕受力极为不利、钢轨接头养护不良、没有及时消灭轨面不平顺。

三、关于钢轨接头的病害

钢轨接头是线路的薄弱环节，混凝土轨枕线路更为严重。车辆的轮对通过接头时，因其不平顺而产生剧烈振动，加速线路状态的变化，以致形成接头病害。

接头病害产生之后，又进一步加剧车辆轮对对线路的破坏作用，互为因果，使病害发展变化加速，工区几乎无法应付。在钢轨、道床和路基状态基本相同的情况下，混凝土轨枕线路接头比木枕线路接头变化快，各类接头病害产生周期短，发展迅速。石碴没有翻白之前，约每月保养一次，石碴一经翻白，几乎每周都要保养，石碴溜塌的接头甚至每两天就要保养一次，接头病害发展到这种程度之后，如不从根本上整治病害，接头就很难维持正常工作状态，影响铁路运营。

3.1 钢轨接头病害分类

钢轨接头病害按接头轨面状态分类为：低扣接头、磨耗不均匀接头、错牙接头、金属剥离接头、大轨缝。

3.2 钢轨接头病害的原因

钢轨接头病害的发生，最根本的原因在于轨道接头存在结构上的不平顺，这就导致轮轨之间产生较大的附加动力作用。过大的附加动力作用又促使不平顺的发展和附加动力的增长，同时也就促进了接头病害的发展，可见，钢轨接头病害的发生与发展是互为因果的。另外，由于养护方法不当也会促使接头病害产生和发展。

(1)结构不平顺

钢轨接头在结构上的不平顺，指的是接头轨缝前后处存在几何尺寸的问题。车轮压在钢轨的输出端时，邻接钢轨的接受端有抬高趋势，形成台阶；荷载下钢轨接头处的挠曲不是连续曲线，而是折线。当多个因素同时出现，都将产生轮轨冲击，从而增大接头处的附加动力。

(2)附加不平顺

附加不平顺是指在运营过程中形成的，以下几种情况产生的不平顺：轨面不均匀磨耗、钢轨弹性不足、夹板扣压力不足等。

(3)动态不平顺

动态不平顺一般有两种情况：一种是轨道弹性不均和荷载波动，轮轨接触点轨迹呈波浪形不平顺；另一种是线路存在暗坑吊板和道床不均匀的弹性下沉。这两种不平顺只有在动态情况下才能表现出来。线路的动态不平顺增大了列车运行中的冲击和振动。有的养护单位使用厚度不等、弹性不均的轨下胶垫以及线路养护质量不良，都加剧了轨道动态不平顺。

综上所述，车轮通过钢轨接头处的轨缝，形成剧烈的冲击和振动，这是造成钢轨接头病害的外因；钢轨断面及接头部分设计不合适以及淬火工艺不良则是钢轨接头产生病害的内因。所以，解决混凝土轨枕线路钢轨接头病害的根本途径首先要从改善钢轨材质、淬火技术等方面着手。在保证了钢轨质量的前提下，在养护维修工作中采取符合混凝土轨枕线路特点的方法进行作业，才能改善钢轨接头的工作状态。

四、结束语

在当今社会经济高速发展的情形下，对铁路运输的需求量在逐渐增大，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。为了保证铁路能够很好的完成运输任务，正确、有效的对铁路线路进行养护，了解和掌握铁路线路的常见病害并对其进行正确分析则显得十分重要。

在今后的工作中，我们还需要不断累积经验，从现场出发，对发现的问题首先进行初步分析，找准问题的基本因素；其次进行深入分析，找准问题的根源，从而才能进行准确、有效的线路养护。