大西高铁更换双块式轨枕探析

摘要：大西高铁轨枕采用钢筋桁架联结的双块式轨枕。双块式轨枕状态的完好，尤其是挡肩部分的完好，对于保证无砟轨道几何尺寸良好状态是至关重要的。但大西高铁无砟轨道上的双块式轨枕由于设计、制造、施工等方面原因造成个别损坏。文章对双块式轨枕更换条件、轨枕挡肩失效原因、预防措施及建议、更换施工工艺、效果及体会等方面进行了有益探索。

关键词：大西高铁；双块式轨枕；钢筋桁架；无砟轨道；轨枕挡肩

中图分类号：U232 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0086-03

1 概述

大西高铁正线全线铺设CRTSⅠ双块式无砟轨道，轨枕采用钢筋桁架联结的双块式轨枕。双块式轨枕状态的完好，尤其是挡肩部分的完好，对于保证无砟轨道几何尺寸良好状态是至关重要的。笔者参加了大西高铁无砟轨道的静态验收、轨道精调、联调联试、动态验收及试运行等关键环节。

在上述各个环节中，检查发现有个别双块式轨枕由于外力破坏造成轨枕挡肩损坏，甚至挡肩失效，直接导致轨道几何尺寸不能保持，严重影响大西高铁行车安全。据不完全统计，大西高铁432K+000-559K+000间由于双块式轨枕挡肩失效造成的轨枕更换就达20余根，给施工单位造成了不应有的经济损失，给大西高铁联调联试及试运行带来了不良影响。本文对双块式轨枕更换条件、轨枕挡肩失效原因分析、预防措施及建议、更换施工工艺、效果及体会等方面进行了有益探索和

尝试。

2 双块式轨枕更换条件

2.1 更换条件

双块式轨枕松动、挡肩失效或扣件调整量用到极限，采取其他措施不能保证无砟轨道稳定性和行车平稳性时，应更换双块式轨枕。本文主要对挡肩失效原因引起的双块式轨枕更换进行研究。

2.2 挡肩失效

如双块式轨枕两螺栓孔间纵裂引起的纵向裂缝、承轨面和挡肩交界处横向裂缝宽度大于1mm，或挡肩面破损长度超过挡肩长度的1/2，则判定为挡肩失效。

3 双块式轨枕挡肩失效原因分析

3.1 设计缺陷

大西高铁采用钢筋桁架联结的双块式轨枕，该型轨枕的挡肩在设计中没有设置配筋，采用一次性混凝土脱模成型，这种设计对于纵向、横向及垂向的外力撞击显得强度不足，属于设计缺陷。

3.2 制造缺陷

双块式轨枕在工厂制作过程中由于混凝土配比、脱膜、搬运等环节原因，造成部分肉眼无法观察的潜在裂缝，在静态无荷载条件下状态完好。但是经过一段时间的列车运营后，潜在的裂缝逐步扩大，达到挡肩失效标准。大西高铁下行线K445+518编号为445323027的轨枕就属于此种情况，发现时轨枕挡肩已从承轨台往上破裂为4块。

3.3 线路铺设中的破坏

在无缝线路长钢轨的铺设过程中，每根500m长的长钢轨从铺轨列车后方凸出，由于施工人员操作不当，长钢轨很容易纵向撞击轨枕挡肩，造成轨枕挡肩破损。另外，在长钢轨的现场焊接中及无缝应力放散过程中，大型施工机械由于操作不当也容易对轨枕挡肩造成撞伤。

3.4 高空坠物的破坏

桥面以上施工，如接触网施工、剩余材料吊运等过程中，吊装的工器具从高空坠落，将双块式轨枕挡肩砸伤的情况比比皆是。

挡肩失效现场图片如图1所示：

4 预防措施及建议

4.1 优化设计

建议对双块式轨枕挡肩部分设计增加配筋，保证其对来自纵向、横向、垂向的外力有足够的抗撞击强度。

4.2 严格产品检验

双块式轨枕在生产、运输过程中难免出现裂纹，现场植入轨枕时必须严格把关，层层检验，严禁不合格产品上线。

4.3 文明施工，防止砸伤

业主、监理单位加强对施工单位的培训教育，形成有效的考核机制，防止野蛮施工。有效防范长钢轨铺设、焊接、应力放散、接触网安装调试、桥面以上材料吊装等施工过程对轨枕造成的破坏。

5 更换双块式轨枕施工工艺

5.1 施工准备

5.1.1 确定凿除范围。该处无砟轨道双块式轨枕间距为650mm，为降低在凿除时对相邻轨枕的扰动，以破损轨枕与前后两根相邻轨枕分中弹出凿除边线，两边线间至道床板边缘为凿除范围，如图2所示：

5.1.2 松开待换轨枕的扣件，并用塑料模板将待换轨枕前后各5m范围内的扣件包裹，防止杂物落入扣件系统。

5.2 凿除轨枕

5.2.1 在开始凿除前，为保证相邻道床板表面混凝土不被破坏，用小型切割机沿弹好的墨线对道床板四周进行切割，切割深度20mm左右，切割时确保不得损坏道床板内钢筋。

5.2.2 用电镐自切缝处向内对道床板表面混凝土进行凿除，凿除顶层钢筋混凝土后，用墨斗弹出纵向钢筋的切割线，切割线为纵向交叉切割，沿切割线用切割机将纵向钢筋割断。随后继续凿除剩余混凝土，凿除深度为道床板顶面向下200mm，以保证道床板底层钢筋不被破坏。

5.2.3 混凝土凿除后，将待换轨枕取出，并将道床板内预留钢筋上的混凝土用砂纸打磨干净，随后清除道床板内杂物并用清水清洗干，利用小型鼓风机清理凿好的轨枕槽。

凿除轨枕这个过程最少需要6小时。

5.3 安装轨枕及绑扎钢筋

5.3.1 将准备好的新轨枕放入道床板内，根据相邻轨枕间距确定所更换轨枕的位置，在轨枕螺栓孔内注入专用油脂，放好扣件垫板并用扭矩扳手按照160N·m扭矩要求上紧螺栓。

5.3.2 焊接纵向钢筋，纵向钢筋采用单面焊，焊接长度为200mm。随后将横向钢筋用绝缘卡与纵向钢筋固定，并将其他钢筋交叉点用绝缘卡固定，以保证稳固、绝缘。安装轨枕及绑扎钢筋这个过程最少需要2小时30分钟。

5.4 安装模板

模板采用钢模板，施工前将模板清洗打磨干净，均匀涂刷脱模剂。将模板固定在既有道床板两侧，用钢管进行支撑加固，模板接缝处采用双面胶粘贴，保证拼缝严密。

5.5 道床板浇筑

浇筑前用弦线法对钢轨几何位置进行检查，满足条件后对接茬混凝土表面和轨枕喷水湿润，浇筑前用防护罩覆盖轨枕、扣件，用塑料薄膜覆盖钢轨。

安装模板、道床板浇筑这个过程需要60分钟。

5.5.1 使用支座灌浆料进行浇筑。在大西高铁联调联试阶段，不允许中断行车太长时间，所以道床板浇筑材料选用SJGF-I支座灌浆料。施工时浆料按粉料∶水=1∶0.13（重量比）配制。先将水加入搅拌桶内，然后逐渐加入称量好的灌浆料，边投料边用电动搅拌枪进行搅拌，直至粉料全部加完，再继续搅拌2～3分钟，使浆料均匀。随后即可浇筑，混凝土浇筑时入模温度控制在5℃～30℃，炎热气候条件下，应控制混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温不超过40℃，宜安排在傍晚开始浇筑，不宜在早上浇筑以免气温升到最高时加剧混凝土内部温升。搅拌好的浆料在25分钟内灌注完毕。用刮尺和铁抹子进行抹面，使浇筑后的道床板与既有道床板表面平顺自然。

浇筑完成后采用塑料薄膜覆盖养护适当散水保湿，养护时间3小时，随后拆除模板，待材料强度达到40MPa后恢复线路正常行车。

5.5.2 使用C40混凝土进行浇筑。如果有充足的施工时间，建议采用C40混凝土进行浇筑。入模的温度不应该低于5℃。道床混凝土捣固采用两个振捣器人工分左右进行振捣，不可一前一后，主要捣固轨枕底部和下部钢筋网，最后用ZD30振动棒主要捣固轨枕四周及模板内侧并对欠振处进行补振。捣固时应避免捣固棒接触钢模板和轨枕，防止模板失效混凝土砂浆留出。严格控制道床板尺寸超出范围。

浇筑完成后采用土工布覆盖防护，如果在冬季养护时可以采用电热毯，光热源进行辅助保温，最后盖上被子及稻草防寒。设置专人进行养护，每3个小时测量混凝土表面温度。养护5天后，待道床板达到预定强度方可拆除模板，清理现场遗留杂物。

6 效果与体会

6.1 效果

笔者参加了20余根双块式轨枕在静态精调和联调联试2个阶段的更换施工，全面解决了大西高铁双块式轨枕的质量隐患，保证了大西高铁如期开通运营。通过施工后几周的静态检查、动态验收检测结果和正式运营第一次动态检测数据看，20余根所更换的双块式轨枕地段轨道检测合格率达到了100%合格。

6.2 体会

6.2.1 及早进行全面排查。建设单位、铁路局、施工单位各方要在静态验收、联调联试、试运行等阶段对无砟轨道进行全面检查，及早发现双块式轨枕受破坏隐患，发现后及早安排进行更换施工。

6.2.2 制定有效机制进行全面防范。业主、监理、施工单位要制定有效机制，教育相关单位文明施工，杜绝野蛮破坏，尽量避免双块式轨枕遭到各种外力破坏。

6.2.3 接管养护单位要全程监督提早积累经验。接管高铁养护的工务车间要全程参加施工单位的更换双块式轨枕施工，一方面监督施工单位高标准完成更换施工，另一方面留取全面的影像资料，以保证在正式运营阶段出现需要更换双块式轨枕时干部职工能熟练操作。

参考文献

[1] 高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）（铁道部铁运[2012]83号）[S].

[2] 高速铁路轨道工程施工质量验收标准（TB10754-2010）[S].

[3] 高速铁路轨道工程施工技术指南（铁建设[2010]241号）[S].

[4] 铁路混凝土工程施工技术指南（铁建设[2010]241号）[S].

作者简介：李峰（1972-），山西临汾人，大秦铁路股份有限公司侯马北工务段工程师，研究方向：土木工程。