浅谈新型混凝土轨枕研究与应用

周芝芬，谢伟华，赵 巍，邵 华

（浙江贝尔通信集团有限责任公司，浙江 衢州 324400）

1 国内外混凝土枕的主要型式

目前，国内外混凝土枕的螺纹联结固定方式主要有以下3种型式。

1.1 预埋内部设有螺纹的塑料套管

我国与法国等国家主要采用预埋内部设有螺纹的塑料套管。塑料套管加工方便，预埋在混凝土枕内，预埋工艺简单。但受材料性能及结构限制，现场使用过程中易出现螺纹损坏、套管被拔出等病害，阻碍其在更高要求的场合使用。

1.2 预先埋设内部没有螺纹的塑料套管

德国高速道岔扣件系统与基础的联结方式，采用预先在混凝土岔枕中埋设内部没有螺纹的塑料套管，其底部预先埋设金属螺母，螺母底部用环氧树脂胶封住，螺栓直径为27 mm。该种方式可以彻底解决套管伤损问题，但预埋工艺复杂，螺栓较长，成本高。

1.3 硫磺锚固的螺旋道钉螺栓的联结方式

我国现在采用硫磺锚固的螺旋道钉螺栓的联结方式，即在制作混凝土轨枕时预留道钉螺栓孔，然后在现场使用硫磺锚固剂将螺旋道钉螺栓固定在轨枕上。这种方式存在的主要问题是：硫磺锚固施工一般在现场进行，施工条件差，施工困难，道钉螺栓抗拔力不稳定，质量难以保证；加热硫磺锚固剂时，排放有害气体，污染环境，损害施工人员的身体健康；由于硫磺与混凝土的膨胀系数不同，硫磺膨胀易造成轨枕钉孔处开裂，缩短了轨枕的使用寿命；道钉螺栓与混凝土轨枕的绝缘能力不足，难以满足铁路高速发展的要求；轨枕整体性差，影响强度；螺栓及螺母外露易锈蚀，需经常涂油保护，养护工作量大。

铁道部在《铁路主要技术政策》中指出：“采用新型混凝土轨枕和硬质道碴道床，发展高扣压力、少维修的弹性扣件。加大轨枕的断面和长度，合理减少轨枕每千米配置根数。发展少维修的新型轨下基础。”因此，提供一种能够克服上述诸多不足的新型混凝土轨枕，采用非硫磺锚固技术，对于提高混凝土轨枕的质量，保护环境及施工人员的身体健康，保证行车安全显得十分必要。

图1 新型复合套管

2 新型混凝土轨枕

2.1 新型复合套管

针对以上方案的种种不足，浙江贝尔通信集团研发了A，B两种新型复合套管，套管主要由绝缘塑料的外壳内嵌金属螺母构成，如图1所示。

2.1.1 A 型复合套管

A型复合套管性能特点如下：复合套管由尼龙外壳及嵌在内部的金属螺母构成，尼龙外壳提供绝缘保护，金属螺母提供高强度螺纹，相比于尼龙螺纹，尼龙的抗拉强度为198 MPa，而金属螺母采用的45#钢的抗拉强度为600 MPa，可提供更高的拉力载荷；螺纹采用公制标准粗牙螺纹，道钉螺栓为标准件，制造方便，而且三角粗牙螺纹比全塑料套管的梯形螺纹的防松效果好；套管外壳为阶梯状，与硫磺锚固或目前所用的尼龙套管相比，可提供更高的抗拔力，防止套管从混凝土中拔出；复合套管下部为多面体，防止套管在混凝土中转动；套管表面有许多小凸起，在增加了套管与混凝土结合力的同时也增加了抗拔力。

2.1.2 B 型复合套管

B型复合套管性能特点如下：复合套管由尼龙外壳及嵌在内部的金属螺母构成，尼龙外壳提供绝缘保护，金属螺母提供高强度螺纹，相比于尼龙螺纹，尼龙的抗拉强度为198 MPa，而金属螺母采用的45#钢的抗拉强度为600 MPa，可提供更高的拉力载荷；螺纹采用公制标准粗牙螺纹，道钉螺栓为标准件，制造方便，而且三角粗牙螺纹比全塑料套管的梯形螺纹的防松效果好；套管外壳的外表面纵向有螺纹形状，作为带钢套的尼龙套管可互换配件旋入，便于维修；可以单独使用，直接预埋在混凝土枕内，螺纹部分可提供套管的整体抗拔力。外壳的上表面有2～8个凹槽，配有专用工具，便于套管的旋入旋出。新型复合套管已经在大秦线重载铁路道岔的岔枕上试用，其效果明显优于尼龙套管，彻底解决了尼龙套管的伤损问题。道岔的动态检测表明，道岔具有更好的稳定性。

2.2 新型混凝土轨枕

新型混凝土轨枕的主要特征就是将性能优异的复合套管与轨枕结合成为整体。

新型混凝土轨枕的优点为：复合套管预先注塑成型，便于预埋，对现有生产模具稍作修改，即可生产；轨枕在工厂内一次性整体加工，轨枕整体性好，强度高；与现有轨枕相容性好，可互换使用；彻底解决了套管伤损问题，延长了轨枕寿命；道钉螺栓比现有螺旋道钉螺栓长度短，且可采用标准化的国标六角头螺栓，其强度系列多，便于采购，适用于各种场合；可提供更高的抗拔力及扣压力，满足重载、高速要求；取消现场加工工序，便于控制质量，尺寸精度高；取消硫磺锚固工艺，保护环境及施工人员身体健康；扣件系统螺纹部分不外露，不易损坏、腐蚀，养护方便；混凝土轨枕面无凸起螺杆，现场储存、更换及安装方便；采用绝缘的尼龙外壳，道钉螺栓与轨枕绝缘性能好，提高了线路的绝缘能力，满足了铁路高速发展的要求。

3 成本分析

新型混凝土轨枕主要是采用复合套管来替代硫磺锚固技术，轨枕的工厂生产成本基本一致，其区别在于钢轨与轨枕联结部分，具体如表1所示。

表1 新型轨枕与硫磺锚固轨枕的区别

分析表1可知，两者成本区别主要体现在现场硫磺锚固作业成本与复合套管尼龙料及注塑成本上，其他部分基本持平。新型轨枕与现有硫磺锚固技术相比，成本变化不大，但由于其拥有诸多优点，所带来的社会效益和经济效益更可观。

4 结论

综上所述，新型混凝土轨枕具有制造工艺简单、设计合理，与现有混凝土轨枕相容性好、可以互换等优点，其强度高和质量稳定，能改善现有混凝土轨枕的工作条件，从而提高铁路轨道的使用效率和行车安全，带来更好的社会效益和经济效益，值得推广使用。