碼頭鐵路線路突出病害產(chǎn)生原因及其減緩措施

郭士萍 徐 鑫 閆四良

1 碼頭鐵路線路接頭病害突出的原因

通過調(diào)查分析，車輪通過鋼軌接頭處對(duì)鐵路線路軌縫形成劇烈的沖擊和振動(dòng)是造成鋼軌接頭病害的外因;鋼軌斷面及接頭部分設(shè)計(jì)不合規(guī)范以及淬火工藝不良是鋼軌接頭病害產(chǎn)生的內(nèi)因。有接頭存在就有接頭產(chǎn)生的可能性，鋼軌接頭是鐵路線路的薄弱環(huán)節(jié)，由于軌縫的存在，列車通過時(shí)發(fā)生沖擊與振動(dòng)，其沖擊力最大可達(dá)非接頭區(qū)的三倍以上，則沖擊力促使道床的沉陷和鋼軌的低接頭。對(duì)于普通線路可以利用起道搗固、加強(qiáng)接頭強(qiáng)度和增加軌下墊層厚的方法解決。但對(duì)整體道床線路，特別是在作業(yè)頻繁的碼頭地段，日常維修難以正常進(jìn)行，以致接頭病害尤顯突出。

1.1 整體道床鐵路線路接頭病害處理方案一

結(jié)合上述情況為了根治碼頭線路接頭病害，就需從接頭軌縫入手，消除軌縫，從而達(dá)到消除接頭病害的目的。我們可借助無縫線路所具有的優(yōu)勢(shì)來克服接頭病害這一線路弊端。無縫線路是由許多標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼軌焊接成長(zhǎng)軌條鋪設(shè)而成的，并通過扣件把鋼軌、軌枕與道床緊固在一起使鋼軌在溫度變化時(shí)，不致發(fā)生明顯的變化。無縫線路與普通線路相比，在相當(dāng)長(zhǎng)的線路上消滅了鋼軌接頭，因而具有行車平穩(wěn)，節(jié)省接頭材料，降低維修費(fèi)用，延長(zhǎng)線路設(shè)備和機(jī)車車輛使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，并能適應(yīng)高速行車的要求。根據(jù)養(yǎng)路工區(qū)維修情況和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)總結(jié)，若無接頭病害，則可節(jié)約日常維修用工的50%。現(xiàn)我國(guó)很多地區(qū)都以無縫線路取代普通線路，以適應(yīng)鐵路運(yùn)輸事業(yè)高速的發(fā)展。

在港區(qū)新建碼頭上鋪設(shè)線路或?qū)φ€的修建都可以考慮進(jìn)行無縫線路的鋪設(shè)。在這主要介紹如何借鑒無縫線路的優(yōu)點(diǎn)來整治碼頭整體道床既有線路的接頭病害?？紤]到碼頭整體道床的鋼軌完全鑲嵌于水泥凝固面中，扣件阻力和道床縱、橫向阻力使鋼軌兩端自由伸縮受到一定的限制，中間自由伸縮受到完全的制止，所以可以采用無縫線路的優(yōu)點(diǎn)來克服接頭病害。取材舊廢鋼軌，鋸一厚度適中的鋼軌薄片填塞于原有線路軌縫，然后將軌縫焊死，同時(shí)焊平鋼軌端部出現(xiàn)的鞍形磨耗，在采用焊接接頭的同時(shí)，也可采用輔助措施“凍結(jié)接頭”。“凍結(jié)接頭”其工作原理為采用月牙形墊片將鋼軌螺栓孔隙填塞或?qū)A板用環(huán)氧樹脂牢固地膠粘在鋼軌上，使鋼軌不能隨軌溫變化而伸縮。雙重措施的運(yùn)用足以防止鋼軌接頭病害的產(chǎn)生。為了進(jìn)一步提高原有接頭處軌道的穩(wěn)定性，在接頭焊接和凍結(jié)后還可以對(duì)該處的道床進(jìn)行特殊處理，可采用鐵砂水泥進(jìn)行澆筑，其主要成分為:碎鐵屑、高強(qiáng)度水泥和速凝劑。用碎鐵屑取代常規(guī)的石子和砂子，主要是更進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度，為不過多影響碼頭面的作業(yè)，所以在施工材料中加入一定量的速凝劑。在與整體道床相連的碎石道床設(shè)置50 m長(zhǎng)度范圍的緩沖區(qū)間，此種方案的突破點(diǎn)是消除整體道床的既有線路的鋼軌接頭，加強(qiáng)鋼軌接頭部位的道床的強(qiáng)度。

1.2 整體道床鐵路線路接頭病害處理備選方案

此方案仍借用無縫線路所占有的優(yōu)勢(shì)，來對(duì)碼頭整體道床鐵路線路接頭病害進(jìn)行整治，先敲掉軌縫兩邊各1 m的混凝土道床，然后再將軌縫兩邊的鋼軌軌端各鋸掉0.5 m，其主要目的是改善原有線路鋼軌接頭軌面狀態(tài)。既有線路鋼軌接頭軌面狀態(tài)主要有:1)抵扣接頭。a.兩端等量抵扣，即鋼軌互相連接的兩端等量下彎的接頭。b.一端抵扣，即互相連接的兩端只有一端下彎的接頭。c.兩端不等量抵扣，即鋼軌互相連接的兩端抵扣量互異。2)磨耗不均勻接頭。a.鋼軌互相連接的兩端，只一端有不均勻磨耗，另一端抵扣。b.鋼軌互相連接的兩端，都有不均勻磨耗。c.鋼軌互相連接的兩端由于淬火和未淬火部分硬度不同，產(chǎn)生鞍形磨耗。3)錯(cuò)牙接頭。此類接頭軌面狀態(tài)在碼頭整體道床線路最為多見，上下錯(cuò)牙超過0.2 mm的接頭約占接頭總調(diào)查數(shù)的40%，此類病害的存在不管是對(duì)機(jī)車車輛，還是線路本身都具有很強(qiáng)的破壞性。4)金屬剝離接頭。即軌端頂面金屬剝離掉塊構(gòu)成不平順。5)大軌縫。大軌縫多在冬季形成，據(jù)調(diào)查，超出構(gòu)造軌縫者較少，最大為20 mm左右，一般軌縫都在10 mm左右，以上接頭病害雖說可以通過打磨、焊接等手段對(duì)它們進(jìn)行改善，但從保證線路使用的長(zhǎng)久性考慮，還是用1 m加原有軌縫長(zhǎng)度的新短軌壓入原有線路。然后采用方案一的辦法對(duì)鋼軌接頭處進(jìn)行焊接，最后用鐵砂水泥進(jìn)行澆筑。

2 整體道床與碎石道床相接處病害產(chǎn)生原因及其減緩措施

在整體道床與碎石道床相接處常出現(xiàn)線路軌道水平、軌距、方向等存在不良和空吊現(xiàn)象。導(dǎo)致這些現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是整體道床軌道剛性遠(yuǎn)大于碎石道床軌道剛性，在機(jī)車車輛通過它們交界處時(shí)對(duì)接頭處的軌道產(chǎn)生劇烈沖撞，導(dǎo)致軌道線路幾何尺寸難以保持，整治該段線路具體措施有以下幾種方法。

2.1 雙楔短木枕過渡段

這種形式的過渡段結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于更換。過渡段由雙楔短木枕整體道床和鋼筋混凝土枕碎石道床組成。1)在整體道床與碎石道床相接處向碼頭內(nèi)長(zhǎng)度為2.21 m的范圍內(nèi)，鋪設(shè)四對(duì)對(duì)楔短木枕整體道床。短木枕由兩塊楔形木用螺栓連接而成。2)在整體道床與碎石道床相接處向碼頭外長(zhǎng)度為5.29 m的范圍內(nèi)鋪設(shè)鋼筋混凝土枕碎石道床。在道碴層下采用C13混凝土鋪底加固。

2.2 鋼筋混凝土枕減薄道碴厚度的過渡段

鋼筋混凝土枕減薄道碴厚度的過渡段一般長(zhǎng)10 m～25 m。采用粒徑為20 mm～60 mm的碎石道床時(shí)，在與隧道整體道床銜接處，道床厚度不應(yīng)小于15 cm，然后遞增至與之相接的一般碎石道床的厚度，道碴層下用C8～C13混凝土鋪底。

2.3 混凝土寬枕過渡段

整體道床軌道與混凝土寬枕連接時(shí)，過渡段長(zhǎng)度25 m～50 m。過渡段由整體道床銜接處不小于15 cm厚的碎石道床向混凝土寬枕地段順坡，加厚道床，達(dá)到混凝土寬枕規(guī)定的道床厚度為止。鋼軌接頭應(yīng)鋪在距整體道床不小于3 m且不大于9 m處。

在整體道床線路與碎石道床線路的鋼軌接頭處，軌縫的預(yù)留應(yīng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，其大小應(yīng)滿足下列條件:

1)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈畹蛙墱貢r(shí)，此處軌縫應(yīng)不大于最大構(gòu)造軌縫，以免拉彎或拉斷夾板螺栓。2)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈罡哕墱貢r(shí)，此處軌縫也不能頂嚴(yán)和出現(xiàn)瞎縫，為此，此處軌縫一般按7 mm～8 mm預(yù)留，絕緣接頭軌縫按10 mm預(yù)留。

[1]馮 揚(yáng)，劉飛靈.深圳軌道交通4號(hào)線工程軌道施工方案淺析[J].山西建筑，2010，36(23):302-303.