浅析钢轨接头病害的成因和整修措施

石新锋

中铁二十一局集团路桥工程有限公司 陕西 西安 710065

目前虽普铁、客专、高铁等都是区间正线长轨及跨区间长轨铺设,施工工艺的差别,使得长轨落地后均有不等长时间段临时联结后做为工程线运输,无论是长轨临时联结接头还是要现阶段站线钢轨接头轨缝处仍是行车安全的薄弱点。长钢轨现场焊接前接头的联结无非两种,一种使用工务部门轨道抢险时用的应急夹板联结,另一种则是给长轨端头打眼使用常规鱼尾板联结,站线钢轨接头亦是如此,现就常规鱼尾板联结得钢轨接头给予浅析。钢轨接头是轨道的薄弱环节,是工务口日常维修的重点,接头的养护维修工作量占到轨道维修工作量的60%—70%,下面结合轨道维修生产的实际对接头病害的成因进行分析,并提出一些整修措施。

1 钢轨接头病害的成因

钢轨接头病害的发生,最根本的原因在于轨道接头存在轨道结构上的不连续和轨面不平顺,这是导致轮轨之间产生较大的复杂摩擦作用,长时间的车轮碾压作用滋长的钢轨接头的不连续和不平顺,同时也就促进了接头病害得进一步发展。另外,养护方法的不当也会促使接头病害产生和发展。

1.1 轨道结构的不连续

钢轨接头的轨缝与钢轨整体相比,夹板的强度、刚度的不足所造成钢轨接头结构上的薄弱,破坏了轨条在纵向的连续性。接头养护维修工作中也存在削弱接头连续性的现象,入接头螺栓扭矩不足,或者运输使用中出现扭矩下降或者扣压力不足,没有及时复紧,接头轨枕扣件不密贴或者扣压力不足以致产生松动;有的接头在发生低塌现象(低接头),没有及时采取措施,夹板产生下弯或者钢轨端部出现局面硬弯。这些都削弱了钢轨接头的整体性,加大了轨道结构的不连续性,导致更加不平顺。

1.2 轨面不平顺

钢轨接头结构上的不平顺主要是接头轨缝。车轮压低钢轨的第一根钢轨端时,第二根钢轨端就是一个抬高的趋势,就形成台阶;重力运输荷载导致接头处第一根钢轨和第二根钢轨接头处的挠曲度不是连续曲线性,应该是折线。轨缝、台阶、低接头同时出现都将给轮轨形成竖向冲击。轨缝越大、台阶越大、低接头就越严重,轮轨的冲击就越大,从而较大的增加钢轨端部局部的垂直竖向震动力。

轨面在接头区的不均匀磨耗也是轨面不平顺的另一个形成原因。不均匀磨耗形成一般是新旧钢轨接口处,新旧钢轨借口本身存在高低差,这时轨道的其他部位均处于正常状态,唯一接头处就是薄弱点,在车轮的的冲击力下,接头螺栓会松动、道碴会磨圆,轨道个部件就会出现永久变形即是低接头。还有另一情况,钢轨接头两端轨的材质不同,硬度和刚性不同,在重车轮和长期车列碾压下也会出现较大程度的磨耗,从而形成轨面的不平顺。

2 钢轨接头的养护及病害的整修

针对钢轨接头病害的行车原因,整修接头病害可考虑一下几个方面。

2.1 加强轨缝及接头部位联结零件的养护

(1)轨缝要始终保持合理的轨缝值,标准轨(短轨)区段,对于大轨缝和连续三个瞎缝利用每年春秋季节及时进行调整。

(2)目前使用的高强度螺栓、在列车冲击荷载下,容易出现松动和扭力下降等问题,要定期进行螺栓扭力检查和复紧,保持接头螺栓扭力在标准范围中,以保证有足够的接头阻力,提高接头的整体性。

(3)夹板和接头螺栓涂油,缓解车列行进带来的冲击破坏作用,有利于保持较高的螺栓扭力。

(4)做好轨枕、扣件养护和加强道床补碴,使轨枕扣件的安装和养护达到规范要求。为此,要经常对扣件进行检查,及时进行扣件的复紧工作,及时补碴捣固,也可适当增加接头处道床宽度和道碴的堆高,以增加道床稳定性。

2.2 合理补碴、起道加强线路捣固

由于钢轨接头在车列反复荷载作用下,道床的应力远高于非接头部位,因此接头道床有良好的捣固质量能提高抵抗车列反复荷载的冲击力。接头起道应将轨面抬平然后进行扎实捣固,切记抬高接头的做法,这样会认为造成轨道面的不平顺,而加大轨道局部车列的冲击力。

捣固前要先拧紧接头螺栓和轨枕扣件,补充适当石碴因避免因捣固形成空吊板并且可以加强整体性。

2.3 接头位置的道床

运营线路道床的板结和翻浆是道床的主要病害。钢轨接头道床板结后,不仅承载能力下载,线路的减振、隔振能力下降,线路的残余变形及各种病害发展加速。做好接头位置的道床维护工作：(1)首先保证道床级配合格,对于长久磨圆的道床进行更换,恢复道床的弹性性能。(2)轨道环境关系会导致道床中粉尘增多,遇到雨水后道床极易形成板结,从而失去弹性,这就需要坡低清筛。(3)保持接头位置道床道碴饱满,保证道床有足够的纵横向阻力,提高道床抗变形 能力,提高线路稳定性。

2.4 整修轨面

钢轨端头有不均匀的磨耗和掉块这种病害能引运输车列产生更大的冲击,从而导致线路变形加剧。为了阻止病害加剧必须及时进行轨面修理,对轨面进行打磨和焊补。

2.5 更换轨下脚垫

运营线路道床轨下弹性垫层橡胶板会硬化,尤其接头位置,弹性几乎没有。这种情况采取更换胶垫的方案,及时更换附近5根轨枕胶垫,以确保钢轨接头附近轨道有良好的弹性。

结束语

综上所述,钢轨接头病害的形成原因是多方面的,一般的整修均采用综合的整治方式。多因素综合考虑,综合整修才能有效控制病害的进一步发展,才能确保运输行车安全。山西中南部铁路是国内第一条30T 轴重的重载铁路,宁阳至梁山段轨道线路施工期间多因素综合分析钢轨接头病害,施工队伍对照病害综合整修,很好的保证了运输的梁车、道碴等车列运行安全。