铁路小半径曲线（R<300m）铺设混凝土枕的实践应用

廖展辉

摘 要：混凝土枕具有足够的稳定性和承载能力，早期铁路铺设的木枕已经不能适应我国铁路运载能力和车速的提升。文章结合坪木线和黄格线两条铁路线，对小半径曲线的混凝土枕铺设进行了试验研究，希望能给读者提供参考[1]。

关键词：小半径曲线；铺设混凝土枕；实践应用

1 铁路线路概况

坪木线和黄格线两条铁路是从京广线广东境内接轨，是二十世纪六、七十年代为改变“北煤南运”修建的山区运煤地方铁路专线。坪木线从京广线坪石车站按轨，正线75.155千米，正线曲线半径在300米以下的有83个，长度为23.351延长米，小半径曲线（R<300m）长度为正线长度的31%。黄格线从京广线黄岗车站按轨，正线32千米，正线曲线半径在300米以下的有17个，长度为4.518延长米，小半径曲线（R<300m）长度为正线长度的14%。

两线正线直线段及R≥300m的曲线线路大部分铺设了混凝土枕，小半径曲线线路上铺设木枕，钢轨大多数为P43钢轨，有小部分P60、P50、P37钢轨。研究人员进行了长时间的小半径曲线技术改造试验，决定在小半径曲线线路上铺设S-2型再用混凝土枕，用来提高线路的整体稳定性和轨道线路承载能力，降低线路维修成本，保障运输行车安全。

2 S-2型再用混凝土枕试验

2.1 P60钢轨地段小半径曲线（R<300m）铺设混凝土枕试验

选取黄格线K21+220-+450小半径曲线区段，进行铺设再用S-2型混凝土枕及再用P60钢轨试验。试验分两阶段进行：第一阶段：铺设S-2型混凝土枕，钢轨仍为P43轨；第二阶段：铺设P60轨。第三阶段：验收总结。

第一阶段：按1760根/km铺设S-2型再用混凝土枕，钢轨仍为线路上既有使用的P43钢轨，采用70型扣板式扣件，每根钢轨仍为标准12.5m设置。更换S-2混凝土期间，封锁线路施工。开通后，放行第一趟列车限速15km/h，第二趟列车限速25km/h，第三趟及以后列车限速30km/h。该阶段试验，从现场对轨道的几何尺寸检测情况，只有2-3个点位的轨距、水平超过容许偏差，水平最大偏差18mm，经及时处理后恢复到容许偏差内；从现场对轨道的各部位检查的情况来看，有个别螺栓、大、小胶垫出现松动，极少小胶垫出现损伤未失效，其余各部位的扣、配件正常，混凝土枕挡肩位置未发生破损情况。

第二阶段：在铺设S-2型再用混凝土枕完成后，铺设P60再用钢轨，采用弹条Ⅰ型扣件，按每根标准钢轨25m设置。线路限速第一趟列车30km/h、第二趟列车35km/h，直至恢复正常速度为40km/h。该阶段试验，从现场对轨道的几何尺寸检测情况，只有2-3个点位的轨距、水平超过容许偏差，水平最大偏差16mm，经及时处理后恢复到容许偏差内；现场对轨道的各部位检查发现，有个别螺栓、大胶垫、轨距杆出现松动，其余绝大部分的扣、配件坚固，混凝土枕挡肩完好未发生破损情况。

第三阶段：铺设S-2型再用混凝土枕和铺设P60再用钢轨完成后，继续派专人对轨道的几何尺寸进行现场检测，检测结果表明在小半径曲线上铺设混凝土枕及铺设P60钢轨试验从技术上是可行的，可以在铁路速度较低的小半径曲线上推广应用。

2.2 P50钢轨地段小半径曲线（R<300m）铺设混凝土枕试验

2.2.1 实验安排

选取坪木线K33+704.315-K34+189.13小半径曲线铺设混凝土试验，该段既有铺设的钢轨为P50钢轨，既有线铺设木枕854根，已经腐蚀失效严重，有的已不能持钉。对试验段P50钢轨全面进行钢轨探伤，确定没有轻伤以上钢轨之后，进行成段更换混凝土枕，每公里混凝土枕数量按照1760根布置，安装弹条I型扣件，扣件扣压力扭矩不小于150N.m，加装P50轨撑垫板，安装轨距拉杆，由于纵坡不大暂时不安装防爬设备。

2.2.2 技术措施与施工要求

（1）为了减小混凝土轨枕挡肩的水平剪切应力，保证轨枕挡肩不损坏。采用强度较高S-2型混凝土枕和弹条Ⅰ型扣件，上股外侧每两根轨枕加设P50轨撑垫板一个，下股未安装。（2）根据行车速度重新计算超高量，合理设置外股超高，以抵消部分由离心力产生的对挡肩的水平剪切力。（3）按线路有关规定，设置轨距加宽15mm，保证机车车辆车轮正常的游间，减小轮对在小半径曲线上对钢轨的外挤力。（4）每公里铺设混凝土枕时，按照1760根/km数量，增加受力面积，减小剪切应力。（5）安装轨距杆标准：整个小半径曲线地段每25m钢轨安装10根，使上下股钢轨形成一个整体框架。（6）加强小半径曲线试验地段钢轨涂油，减少车辆轮缘对钢轨的磨耗和侧向冲击。

2.2.3 试验施工过程及检查、监测情况

混凝土枕更换工作完成之后，通过调整超高度，对所铺设的混凝土枕进行检测验收，包括轨距、水平、正矢、线路爬行情况，钢轨轨头的磨耗情况检测，并对检测结果做记录。

2.2.4 试验总结

根据试验监测数据来看，更换混凝土枕之后，通过调整超高度，线路轨距、水平、高低、方向、线路爬行等都在线路保养误差规定范围之内。除了有部分尼龙座的损坏外，没有出现混凝土枕挡肩破损、轨距杆拉断、轨撑板损坏、扣件松动等现象，线路稳定，列车晃车明显减少。

2.3 P43钢轨地段小半径曲线（R<300m）铺设混凝土枕试验

2.3.1 试验安排

选取坪木线K18+134～518曲线木枕地段更换混凝土枕试验，对试验段P43钢轨全面进行检查和探伤，测量钢轨的垂磨和侧磨，钢轨磨耗达到重伤标准的钢轨要及时更换，之后再进行更换混凝土枕的施工。成段更换混凝土枕，每公里混凝土枕数量按照1760根布置，安装I型弹扣件，扣件扭矩不小于150N.m，部分上股加装P43轨撑垫板，安装轨距拉杆。

2.3.2 技术措施与施工要求

（1）为了减小挡肩的水平剪切应力，保证轨枕挡肩不损坏。采用强度较高S-2型混凝土枕和P43弹条扣件。（2）根据现场实际平均行车速度，按照h=11.8×v2/R合理设置外股超高，抵消一部分由离心力产生的对挡肩的水平剪切力。（3）按规定设置轨距加宽15mm，保证机车车辆车轮正常的游间，减小轮对在小半径曲线上对钢轨的外挤力。（4）每公里轨枕铺设数量按照1760根/km布置，增加受力面积，减小剪切应力。（5）安装轨距杆，使上下股钢轨形成一个整体框架，每25m钢轨安装10根。（6）安装轨撑板减少由于运行速度通过曲线时的向外离心力对挡肩的冲击，圆曲线段每两孔在上股外侧安装一个轨撑板，缓和曲线则在上股外侧每四孔安装一块轨撑板。（7）加强小半径试验地段钢轨涂油，减少车辆轮缘对钢轨的磨耗和侧向冲击。（8）试验段使用的轨枕有锚杆螺栓失效的必须先进行锚固，失效螺杆抽芯后要用氧焊对锚固孔的原有硫磺加热吹熔处理，确保螺孔形成倒锥形，增强锚固螺杆的抗拔力。

2.3.3 试验检查监测

对试验段轨道的几何尺寸进行现场检测，包括轨距、水平、正矢、线路爬行情况，钢轨轨头的磨耗情况检测。对轨道的各部位（特别是混凝土枕挡肩）、扣件及配件进行检查并记录。

2.3.4 试验总结

更换混凝土枕之后，线路轨距、水平、高低、方向、线路爬行等都在线路保养误差规定范围之内。没有出现挡肩破损、轨距杆拉断、轨撑板损坏、扣件松动等现象，线路稳定，晃车明显减少，调整了超高设置，下股外侧尼龙座挤压损坏在维修规则允许范围内。因此得出结论，根据地方铁路现阶段列车的运行速度，P43钢轨地段小半径曲线铺设混凝土枕是可行的，完全可以在地铁公司范围推广应用。

3 实验总结与实际应用

从不同钢轨类型地段的小半径曲线（R<300米）铺设混凝土枕试验的结果来看，列车速度控制50km/h范围的小半径曲线地段铺设混凝土轨枕完全可行。目前，坪木线正线8千米已经铺设P60再用钢轨，其小半径曲线R<300米地段的10个曲线，长度为2.854延长米，更换了再用S-2型混凝土枕。黄格线正线31千米铺设了P60再用钢轨，小半径曲线R<300米地段的17个曲线，长度为4.518延长米，全部更换为再用S-2型混凝土轨枕[2]。

根据试验成果，在列车速度控制50km/h范围内，不同钢轨类型地段的小半径曲线上铺设混凝土枕，将进一步在地铁推广，满足日益增长的运输量的需要，更好地为社会经济建设服务[3]。

参考文献

[1]黄记伦.在R<250m小半径曲线上铺设特种混凝土轨枕[J].铁道运营技术，2001（1）.

[2]冯昭日，朱建文.山区铁路小半径曲线P60钢轨状态分析[J].上海铁道科技，2001（4）.

[3]卢祖文.我国铁路混凝土轨枕的现状和发展[J].中国铁路，2006（6）.