银西高铁CN道岔预埋套管失效掏锚整治探索

银西高铁CN道岔预埋套管失效掏锚整治探索

李马天,芦道林

中国铁路西安局集团有限公司   陕西西安 710004

摘  要：本文主要对有砟道床铺设的CN道岔预埋套管失效问题进行整治方法的探索。2020年西银客专开通，工程施工单位在有砟道床上铺设了大量的CN道岔，在现场作业的过程中，我们发现CN道岔在扣件系统检查中，埋头螺栓杆出现大量的松动和滑丝情况，也就是我们常说的预埋套管失效问题，为了解决上述问题，我们做了大量的研究、调查和试验，对CN道岔预埋套管失效问题作出以下探索。

关键词:CN道岔、螺栓、轨枕

一、引言

随着我国社会经济的快速发展,高速铁路事业得到了长足的发展,特别是我国科技水平不断提升,高速铁路建设已达到世界一流水平。要确保高速铁路运行的安全性,不仅需要保证铁路前期基础设施建设的质量,更应该做好铁路设备后期维护工作。道岔是高速铁路中重要的基础设备,对铁路平稳运行有直接的影响。

二、CN6118AT道岔情况简介

高速道岔是影响行车安全性和平稳性的关键轨道部件,是高速铁路建设中的关键技术之一。目前我国高速道岔按直向容许通过速度分为250km/h、350km/h两种类型；按侧向容许通过速度分为80km/h、160km/h、220km/h三种类型；按轨下基础类型分为有砟道分、无砟道岔两种类型；按技术类型分为我国自主研发的高速道岔(简称客专系列高速铁路道岔)、引进法国技术的道岔(简称CZ系列)、中德合资生产的高速道岔(简称CN系列高速道岔)；客专系列高速铁路道岔应用于胶济、石太、甬台温、温福、福厦、厦深、武广、沪宁、沪杭、京石、石武、哈大、海南东环、广珠等客运专线和高速铁路；CZ系列高速铁路道分应用于合宁、合武、郑西等客运专线;CN系列高速道岔应用于京津、武广、京沪、广深港、西成、银西等客运专线和高速铁路。

西银客专正线均采用 CN6118AT 图号道岔,道岔生产厂家为新铁德奥,道岔为 1/18 道岔,道岔全长 69m，直向通过速度 350km/h，侧向通过速度 80km/h；

该道岔尖轨部分存在轨距加宽,最大加宽 14.8mm(12#-13#枕);道岔平面调整量为±8mm(采用更换调整锥套进行调整 )；道岔高低调整可通过道砟或调高垫片 UPF 进行调整。

2020年西银客专开通，工程施工单位在有砟道床上铺设了大量的CN道岔，在现场作业的过程中，我们发现CN道岔在扣件系统检查中，埋头螺栓杆出现大量的松动和滑丝情况，也就是我们常说的预埋套管失效问题，为了解决上述问题，我们做了大量的研究、调查和试验，对CN道岔预埋套管失效问题作出以下探索：首先我们采用“传统掏锚”相结合的方式，即取出损坏的结构再重新塑造原有结构的办法。

三、传统锚固施工

近些年，大量的CN道岔投入到各个开通的线路中使用，例如西成客专和银西客专，我们在现场作业时，为解决预埋套管失效问题，通常借鉴普速铁路维修方法采取了传统的掏锚、锚固方式，掏锚、锚固过程如下：

图3-1掏锚机钻头          图3-2掏锚机及降温装置

（1）准备工机具和材料。选用合适尺寸的掏锚机及配套的钻头（现场作业时我们选取70mm钻头）。准备高强度速效水泥两袋，准备降温装置（水桶）和辅助工具（液压起拨道器、撬棍、锥子、钢板、记号笔）。

（2）进行掏锚施工。先确定锚固的位置，将螺栓杆取出后，找准圆心，使用记号笔画出钻头的下刀位置。将位置找准后，固定锚固机，人工开始锚固工作，做此项工作前，需要提前量好轨枕高度，并在锚固机的钻头上做好红线标记，等钻头钻至红线位置即刻停止，此后锚固孔就钻好了。（3）将提前准备好的预埋套管放置钻孔内，并提前在孔底放置钢板使之堵住钻孔底部，然后将按配合比混合的水泥砂浆倒入孔中，使之填满整个锚固孔。（4）按照速效水泥的凝固时间对整个水泥砂浆进行养护处理，即可得到锚固好的预埋套管。（5）对养护好的结构进行混凝土强度测试，且螺栓杆复紧后扭力矩应达到300-350N*m。

四、传统锚固存在的问题

通过对掏锚施工的研究和分析，我们发现此过程存在如下问题：

1.锚固后，浇筑水泥砂浆的区域与原混凝土轨枕的混凝土强度存在不一致的情况，在后面的养护中容易出现锚固区脱落失效的可能。

2.锚固后，实际破坏了原混凝土轨枕内环形钢筋的构造，使得整个混凝土轨枕的强度降低，增加了混凝土轨枕损坏、破裂的可能，为以后的养护维修埋下隐患。

图4-1轨枕环形钢筋破损

五、改良传统锚固方法

5.1调查研究

经过统计和前期调查，我们发现咸阳北站内的螺栓杆松动，预埋套管失效的问题较为严重，为此来到咸阳北站内进行现场实际调查。经过调查我们发现，造成预埋套管失效的原因有以下几种：

（1）预埋套管内螺帽丝损坏或螺栓杆丝损坏，造成螺杆无法上紧，即滑丝的状态。（2）预埋套管内螺帽歪斜，造成螺杆无法对准螺帽，无法上紧，进而使得螺栓杆冒出弹性基板。

5.2 CN道岔轨枕内预埋套管构成

CN道岔轨枕内预埋套管由上部圆柱杆和底部螺帽承接槽构成，承接槽内含平垫圈和五角螺帽。

图3-1预埋套管内部结构

5.3改良方案及施工预想

通过对CN道岔轨枕内预埋套管结构的分析，我们发现如果从轨枕底部将预埋套管抽出，再用新的预埋套管进行更换，便能从根本上解决预埋套管失效问题，这样不仅不会损坏轨枕原有结构，也不会破坏预埋套管周围的环形钢筋，还能利用上原有轨枕内的固定凹槽使整个结构更完整，最大化的恢复轨枕内部构造。

5.4现场方案实施

我们利用天窗对咸阳北站3#道岔42号枕内直股内侧和3#道岔57号枕曲下股外侧进行挖石砟，翻轨枕，底部更换预埋套管的维修工作。具体步骤如下：

（1）将轨枕周围的石砟用工具掏空，为后续翻轨枕留出空间。（2）将轨枕上的扣件系统松掉，使得轨枕自然下落，再将扣件恢复，使得弹性基板扣住钢轨，只对轨枕进行翻动处理，保证扣件系统不丢失，且对后面轨枕归位提供便利。

（3）用工具插入套管和混凝土轨枕间凹槽将原有的预埋套管取出，期间注意不损坏固定凹槽的原有结构结构，实际上我们只取出底部螺帽承接槽，将承接槽和其内的损伤螺帽进行更换。（4）更换完毕后，将轨枕翻回原位，用扣件将轨枕固定，再回填石砟，用捣固机进行夯实捣固，调整轨道静态几何尺寸至标准，恢复道床整体结构。（5）对施工地点进行周期观测和记录。

六、总结及后续思考

6.1预埋套管失效产生的原因：

西银高铁在开通前和预介入时期，工程局在施工过程中，采用不合规的施工方法，例如将螺栓杆暴力夯入预埋套管内；异物掉入预埋套管内上紧螺栓后使螺帽歪斜；撬棍插入预埋套管内硬扳轨枕；拆螺栓杆件时野蛮施工，生拔螺栓杆。

6.2改良方案的优缺点：

通过上述改良方案，将轨枕翻面，从底部将预埋套管取出的方法，可以有效保留原有结构，使得混凝土轨枕的使用年限大大提高，从根本上解决了有砟道床上铺设的CN道岔预埋套管失效问题，达到了我们线路设备维修的目标。但仍然存在客观不足，例如此种方法费时费力，需要耗费大量的人工，且在道岔转辙部分进行更换时，易受道岔转辙部分地形或设备的限制（如转辙机，电缆线）。

6.3对上述方案的进一步优化：

我们对整个站区的CN道岔预埋套管失效问题进行了梳理和归整，发现虽然各个站区都存在螺杆滑动或无法上紧的情况，但其产生的原因不尽相同，为此我们进行有针对性的解决。

（1）对于预埋套管整体结构完整且无损坏，只是螺杆或内部螺帽丝损坏的，我们采取重新套丝的办法或更换新杆件解决问题；（2）预埋套管内螺帽歪斜，我们采取改进后的小撬棍拨正螺帽，配合套丝整治；（3）预埋套管内螺帽丝滑丝，采取挖石砟，翻轨枕，底部更换预埋套管处理。（4）改进预埋套管结构，通过焊接铁垫板，制成新式预埋套管结构。

图6-1新型预埋套管

通过上述有针对性的解决问题可以大大减少需要挖石砟，翻轨枕从底部更换预埋套管的工作量，减少人工，提高效率。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.高速铁路有砟轨道线路维修规则（试行）[M].北京：中国铁道出版社2013.

[2]俞侃敏.提速道岔常见病害的分析及整治[J].上海铁道科技2012（3）：26-29.

作者简介：李马天（1996-）男，陕西西安人，助理工程师，本科，主要从事高速铁路线路施工维修及线路精测。E-mail：Lichuyu625903@163.com