鐵路線路接頭病害的成因分析及防治措施

張智紅ZHANG Zhi-hong

（陜西陜煤黃陵礦業(yè)鐵路運輸公司，黃陵727307）

1 鐵路線路接頭病害的類型

鋼軌接頭是鐵路線路的三大薄弱環(huán)節(jié)之一。由于鋼軌接頭處軌面的不連續(xù)性和不平順性，列車在該處運行的平穩(wěn)性降低，列車對接頭處的有害沖擊遠大于其他地段，因而是線路病害的多發(fā)區(qū)。常見的線路接頭病害有：低接頭、鋼軌接頭處不均勻磨耗、軌端掉塊、壓潰、擦傷、軌縫設(shè)置不合理、鋼軌接頭錯牙、接頭養(yǎng)護質(zhì)量不高、接頭枕失效、接頭道床臟污、板結(jié)、翻漿冒泥等類型，其危害以及在線路上出現(xiàn)的頻度見表1。

2 鐵路線路接頭病害的成因分析

2.1 低接頭 低接頭是鋼軌接頭常見的一種病害，是接頭處的軌端頂面壓傷或軌端彎曲造成凹陷的現(xiàn)象。由于普通線路接頭的存在，使得鋼軌在接頭處具有不連續(xù)性，列車通過鋼軌接頭處，當車輪壓低鋼軌的送輪端時，鋼軌的迎輪端有抬高趨勢，形成臺階。在荷載作用下，鋼軌接頭處的擾曲不是連續(xù)曲線，而是折線。軌縫和臺階的出現(xiàn)都將產(chǎn)生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動力。軌縫愈大，臺階愈大，輪軌之間的沖擊力愈大，從而導致道床坍塌，加劇接頭低陷，使接頭夾板疲勞并產(chǎn)生裂紋的周期縮短，影響機車車輛使用壽命，對行車安全構(gòu)成威脅。低接頭病害常發(fā)生在搗固不良的接頭地段，尤其是曲線下股最為常見。

2.2 鋼軌接頭處不均勻磨耗、軌端掉塊、壓潰、擦傷等病害 由于鋼軌接頭處輪軌沖擊力大，軌端淬火層長時間受沖擊力作用會剝落掉塊、軌頭會出現(xiàn)壓潰，馬鞍形磨耗，軌端飛邊等病害，另外列車制動時，車輪在軌面上產(chǎn)生有害滑動，軌面會出現(xiàn)擦傷現(xiàn)象，這些病害的出現(xiàn)，又增加了接頭處線路的不平順性，使機車車輛對接頭的沖擊力增大，線路變形加劇，并導致接頭病害的進一步發(fā)展。

表1 鐵路線路常見接頭病害類型

2.3 接頭軌縫設(shè)置不合理 更換鋼軌或調(diào)整軌縫施工時，未按預(yù)留軌縫值公式計算軌縫預(yù)留量并嚴格加以控制，致使軌縫預(yù)留值過大或過小。接頭軌縫過大，會增加線路的不平順性，造成列車車輪對接頭的沖擊力加大，會進一部加快各類接頭病害的惡化速度。在冬季嚴寒氣候條件下，鋼軌因溫度降低，長度縮短，軌縫進一步增大，一旦出現(xiàn)夾板和夾板螺栓傷損需要更換時，會因軌縫過大，穿不上螺栓而導致接頭無法正常連接，嚴重危及行車安全。因而大軌縫對線路的破壞力極大，在線路鋪設(shè)或換軌時一定要避免。然而接頭軌縫預(yù)留值過小或出現(xiàn)瞎縫對線路同樣是有害的。在氣溫升高，尤其是夏季高溫時段，在接頭連續(xù)小軌縫或瞎縫而扣壓力又不足的地段，因軌溫升高，鋼軌伸長，接頭軌縫擠死，線路出現(xiàn)許多碎彎，會導致方向不良，線路晃車，而鋼軌的內(nèi)部又存在著極大的壓應(yīng)力，此時道床的橫向阻力減弱，在過往列車動載荷的作用下，極易發(fā)生脹軌跑道現(xiàn)象，嚴重危及行車安全。

2.4 鋼軌接頭錯牙 鋼軌接頭錯牙是接頭常見的病害之一，是接頭處兩根鋼軌的軌面上下錯開或左右錯開的現(xiàn)象。軌面上的錯牙會導致車輪踏面對接頭的沖擊增強，鋼軌接頭左右錯牙會導致車輪輪緣對接頭的沖擊加大，使鋼軌的使用壽命縮短，誘發(fā)接頭病害，并使列車運行的平穩(wěn)性降低，錯牙過大會有導致列車出軌的危險。

2.5 接頭養(yǎng)護質(zhì)量不高 鋼軌受列車車輪的碾壓揉搓，以及晝夜溫差和四季溫差的綜合作用，線路會發(fā)生爬行，外加鋼軌接頭處較大的沖擊力作用，鋼軌接頭線路容易出現(xiàn)扣壓力降低、軌枕歪斜、夾板螺栓松動、接頭軌縫變化大、夾板裂紋、大膠墊和尼龍座失效、接頭坍砟、暗坑、吊板、道床橫向阻力和縱向阻力降低，道床穩(wěn)定性下降，方向跑偏、水平和高低不良，線路變形增加，軌道狀況惡化。如果在這些病害發(fā)展的初期，不及時采取措施對接頭線路加強養(yǎng)護維修，會使接頭病害進一步發(fā)展，形成惡性循環(huán)，線路后期的養(yǎng)護更加困難，并嚴重危及行車安全。

2.6 接頭枕失效 鋼軌接頭處線路經(jīng)列車碾壓沖擊后，接頭軌枕下面的道砟虛實不一，往往因接頭道砟搗固不及時，軌枕下面道砟軟硬不一，受到列車沖擊后，軌枕受力不均，混凝土枕在承軌槽處容易被壓斷，導致軌枕過早地失效，致使軌枕對鋼軌的支墊減震作用減弱。另外，當混凝土軌枕擋肩失效，扣件無法鎖死鋼軌，軌距會變大，列車對鋼軌的橫向沖擊力也會跟著增大，在列車動載荷的作用下容易誘發(fā)新的病害，使接頭病害進一步惡化。由于接頭軌枕的工作環(huán)境惡劣，受力情況復雜，所受沖擊載荷大，接頭處軌枕的使用壽命短，接頭軌枕的失效情況也遠高于其他地段的軌枕失效情況。

2.7 接頭道床臟污、板結(jié)、翻漿冒泥 鐵路線路隨著運營時間的推移和列車動載荷的反復作用，道砟顆粒會逐漸風化和破碎，貨車散落的粉狀物以及環(huán)境會造成道床污染，使道床失去彈性與排水功能，道床臟污、板結(jié)、排水不暢，并誘發(fā)翻漿冒泥，過往列車對軌道和道床的有害沖擊力將進一步增大，會誘發(fā)新的線路病害，使線路狀況惡化。

3 鐵路線路接頭病害的防治措施

3.1 低接頭的防治措施 一般采用墊板法對低接頭進行整治，在炎熱天氣，分別在接頭處的4～6根軌枕上，墊入3毫米木墊板或竹墊板，待鋼軌小腰處的墊板壓實后，將3毫米墊板換為5毫米的墊板，如此繼續(xù)墊到8毫米時，撤出墊板，在接頭處8根軌枕范圍內(nèi)進行清篩起道，起高10～12毫米，再從兩端小腰向接頭加強搗固，做好順坡，經(jīng)列車碾壓后，再加強一次搗固，這樣反復數(shù)次，即可整平低接頭。該治理方法簡單易行，已作為鐵路工務(wù)系統(tǒng)線路低接頭病害治理的有效方法得以推廣使用。

3.2 鋼軌接頭處不均勻磨耗、軌端掉塊、擦傷等病害的防治措施 當出現(xiàn)軌端淬火層剝落掉塊、馬鞍形不均勻磨耗、軌頭壓潰、軌端飛邊、軌面擦傷，接近或達到輕傷程度時應(yīng)及時對傷損軌面進行焊補、打磨，及時恢復軌面的平順性。打磨后軌面高度要和鋼軌小腰部位的鋼軌高度一致，用1m直尺檢查，要求達到平整、均勻。當鋼軌傷損達到重傷時應(yīng)及時更換下道。

3.3 鋼軌接頭預(yù)留軌縫值不合理的防治措施

①更換鋼軌或調(diào)整軌縫時嚴格按預(yù)留軌縫公式：a0=aL（tz－t0）＋進行計算，并預(yù)留軌縫值。當發(fā)現(xiàn)大軌縫或小軌縫甚至瞎縫時，要及時地均勻軌縫或重新配軌換軌，始終保證軌縫預(yù)留值在合理的范圍。

其中，a0—更換鋼軌或調(diào)整軌縫時的預(yù)留軌縫值（mm）；

a—鋼軌線膨脹系數(shù)，為0.0118mm（/m·℃）；

L—鋼軌長度（m）；

tz—更換鋼軌或調(diào)整軌縫地區(qū)的中間軌溫（℃），tz=（Tmax+Tmin）

Tmax，Tmin—當?shù)貧v史最高和最低軌溫（℃）；

t0—更換鋼軌或調(diào)整軌縫時的軌溫（℃）；

ag—構(gòu) 造 軌 縫 ，38、43、50、60、75kg/m 鋼 軌 ag采 用18mm。

最高、最低軌溫差不大于85℃地區(qū)，在按上式計算以后，可根據(jù)具體情況將軌縫值減小1～2mm。

12.5 m鋼軌地段，更換鋼軌或調(diào)整軌縫時的軌溫不受限制。25m鋼軌地段，更換鋼軌或調(diào)整軌縫時的軌溫限制范圍為（tz+30℃）～（tz-30℃）。

軌溫小于當?shù)貧v史最高軌溫時，不得有連續(xù)3個及以上的瞎縫。軌縫應(yīng)設(shè)置均勻，每千米線路軌縫總誤差：25m鋼軌地段不得大于±80mm；12.5m鋼軌地段不得大于±160mm；絕緣接頭軌縫不得小于6mm；最大軌縫不得大于構(gòu)造軌縫。

②經(jīng)常檢查并復緊夾板接頭螺栓，防止扭矩不足。其中50kg/m普通線路接頭螺栓扭矩應(yīng)達到規(guī)定值400N·m，并應(yīng)保持均勻，扭矩不足時，不得低于規(guī)定值100N·m以上，接頭螺栓應(yīng)齊全，作用良好，缺損時應(yīng)及時補充和更換，以保證有足夠的接頭阻力，防止鋼軌伸縮，導致軌縫變化過大。

③經(jīng)常檢查并復緊軌枕螺栓，防止扣壓力不足。鋼軌鋪設(shè)或更換后，在線路的后期養(yǎng)護中，正常情況下彈條扣件的螺栓扭力矩應(yīng)該在120～150N·m的范圍內(nèi)，因扣壓力不足，彈條三點不密貼，鋼軌未被均勻鎖定死，鋼軌會隨外界氣溫升降內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，進而導致鋼軌伸長或縮短，鋼軌爬行，軌縫變化，最終造成大軌縫或小軌縫出現(xiàn)，誘發(fā)接頭病害的產(chǎn)生，經(jīng)常檢查并復緊軌枕螺栓可以避免這種情況的發(fā)生。

3.4 鋼軌接頭錯牙的整治措施 整治鋼軌接頭錯牙應(yīng)根據(jù)接頭錯牙量的大小，在外錯軌端外側(cè)的夾板與鋼軌之間，或在低錯軌端的夾板與鋼軌之間墊入適量厚度的三角鐵墊片，安裝夾板和接頭螺栓，并擰緊接頭螺栓，通過夾板螺栓的緊固力，迫使兩根鋼軌向錯牙的反方向移動，以達到消除錯牙的目的。單根或成段更換鋼軌后，要將新軌軌端進行適量打磨，以消除新舊軌接頭錯牙。鋼軌接頭錯牙的作業(yè)驗收標準為：接頭軌面及軌距線內(nèi)側(cè)錯牙不得超過1mm。

3.5 接頭養(yǎng)護質(zhì)量不高的整治措施 重視對接頭線路的養(yǎng)護維修，加強接頭處線路的搗固，接頭6根軌枕可適當起高3-5毫米，及時消除暗坑、吊板、將坍砟收起，經(jīng)常保持夾板螺栓扭力矩達標，保持道床道砟飽滿、搗固密實，及時更換傷損夾板、失效大膠墊、尼龍座、彈條，扣壓力達標，方正軌枕，對軌距、水平、高低、方向、曲線正矢進行經(jīng)

4 結(jié)束語

常性檢查，對線路幾何尺寸的控制嚴格按軌控標準執(zhí)行，對超標處所及時整治處理。當鋼軌存在硬彎，用1m直尺測量，矢度大于0.5mm時，應(yīng)用直軌器將其矯直。除加強線路的靜態(tài)檢查外，還應(yīng)利用添乘機車、軌道車的方式，對線路進行動態(tài)檢查評定。有條件的情況下，應(yīng)攜帶線路動態(tài)檢查儀添乘機車、軌道車，以便準確及時地發(fā)現(xiàn)晃車處所及晃車程度，對接頭病害做到早發(fā)現(xiàn)，早整治，提高接頭線路的養(yǎng)護質(zhì)量，保證行車安全。

3.6 接頭枕失效的整治措施 一方面要將接頭處的失效枕及時更換下道，有條件的情況下可以將接頭處的2～4根枕更換為Ⅲ型混凝土枕。由于Ⅲ型混凝土枕是鐵路技術(shù)設(shè)計部門專為重載提速線路設(shè)計的新型混凝土枕，于1995年通過了鐵道部技術(shù)鑒定，并推廣應(yīng)用。Ⅲ型混凝土枕的設(shè)計承載能力也遠高于Ⅱ型混凝土枕，抗載荷的力學性能更優(yōu)于Ⅱ型混凝土枕，同樣的工作受力環(huán)境下，Ⅲ型混凝土枕的使用壽命遠長于Ⅱ型混凝土枕，鋪設(shè)后線路接頭處道床的橫向阻力和縱向阻力更大，道床的穩(wěn)定性更高，可以極大地改善鋼軌接頭處線路的性能，延緩接頭病害的發(fā)生。另一方面，要加強對接頭處線路的搗固，道床道砟要飽滿，搗固要密實，彈條扣壓力要達標，及時更換失效大膠墊和尼龍底座，方正軌枕，接頭處軌枕的型號要統(tǒng)一，接頭處軌枕間距要均勻，接頭處道床臟污、板結(jié)、翻漿冒泥后要及時清篩，恢復道床彈性，以改善接頭枕工作環(huán)境，延長接頭枕使用壽命。

3.7 接頭道床臟污、板結(jié)、翻漿冒泥的整治措施 做好路基排水，接頭道床臟污、板結(jié)、出現(xiàn)翻漿冒泥時，及時對道床進行破底清篩、換填石砟，清篩深度應(yīng)控制在軌枕底不少于300毫米的深度，并做好橫向排水坡，補充潔凈道砟，搗固密實，以恢復道床彈性、提高道床透水性，預(yù)防翻漿冒泥，改善道床受力情況，提高道床穩(wěn)定性，減弱列車對鋼軌接頭處的有害沖擊，延緩軌枕和鋼軌使用壽命。在翻漿冒泥容易反復發(fā)生的地段，可采用架空線路，在道砟和路基之間鋪設(shè)砂墊層加土工布的方法來阻隔道床雨水向路基土里滲流，并阻止路基泥漿向道床滲透，從而根治翻漿冒泥的發(fā)生。道砟和路基之間鋪設(shè)砂墊層和土工布的方法根治道床翻漿冒泥在鐵路系統(tǒng)中都有很多成功的案例，筆者在原西安鐵路局工務(wù)系統(tǒng)任職過程中，曾多次接觸到這種整治翻漿冒泥的方法，這一方法同樣也適用于防治接頭翻漿冒泥。

由于鋼軌接頭病害的種類多，造成的原因也很復雜，而且相互關(guān)聯(lián),互相影響，因此，整治接頭病害必須堅持“預(yù)防為主，預(yù)防與整治相結(jié)合”的原則，單項整治措施的效果是有限的，必須從提高接頭的整體性、平順性和穩(wěn)定性入手，采取綜合性的預(yù)防與整治措施，來消除接頭病害，才能收到事半功倍的效果。

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