鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

1、鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè) 班 級(jí)：指 導(dǎo) 教 師：承 諾本人鄭重聲明：所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。簽名：_ 日期：_目 錄1. 風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害42. 混凝土軌枕常見(jiàn)病害53. 鋼軌接頭病害64.參考文獻(xiàn)8鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治一、 風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害類型大體可分為路基吹蝕和線路積沙兩種。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到起沙風(fēng)而作用于路基時(shí)，沙植被風(fēng)吹揚(yáng)帶走，產(chǎn)生路基風(fēng)蝕。風(fēng)蝕過(guò)程中形成的風(fēng)沙流不斷地撞擊地表，繼續(xù)將沙粒揚(yáng)起，納入運(yùn)動(dòng)的氣流之

2、中，使風(fēng)蝕過(guò)程逐漸擴(kuò)展；另一方面，路基本身又是風(fēng)沙流運(yùn)行的障礙物，導(dǎo)致風(fēng)速降低，在線路上形成旋渦，喪失其前進(jìn)速度，所攜帶的沙粒在線路上沉落，引起線路發(fā)生積沙現(xiàn)象。（一）產(chǎn)生風(fēng)沙危害的原因鐵路受風(fēng)沙危害的原因：有自然因素和人為因素兩個(gè)方面。在自然因素中，主要是風(fēng)和沙源。風(fēng)是引起風(fēng)沙危害的動(dòng)力，豐富的沙源是形成風(fēng)沙危害的物質(zhì)基礎(chǔ)。人為因素是指人類活動(dòng)破壞了線路附近的植被，以及工程技術(shù)措施采用不合理而引起的沙害。我國(guó)大部分沙區(qū)均以西北風(fēng)和偏西風(fēng)為主，流動(dòng)沙丘通常以擺動(dòng)前進(jìn)式向前移動(dòng)，植被比較稀疏的半固定沙丘和輕質(zhì)土地遭受強(qiáng)烈的風(fēng)蝕作用。同時(shí)，通過(guò)風(fēng)沙地區(qū)線路的兩側(cè)，廣泛分布著大面積流沙、固定和半固定

3、沙堆、戈壁、沙質(zhì)干河床、平沙地、沙荒及沙質(zhì)草原等，沙源極其豐富。這就是造成鐵路沙害的根本原因。一般說(shuō)來(lái)，風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害，主要在流沙地區(qū)或天然植被不足以控制風(fēng)沙活動(dòng)的輕質(zhì)土壤地區(qū)，顯然是自然因素起主導(dǎo)作用。但是在固定沙丘和植被較稠密的沙質(zhì)草原地區(qū)，有些地段的線路沙害也十分嚴(yán)重，這就是人為因素起主導(dǎo)作用。在這些地區(qū)，往往由于不合理的開墾、放牧和打柴等人類活動(dòng)，破壞了天然植被致使流沙再起，引起沙害。這是應(yīng)該特別注意防止的。在施工過(guò)程中，由于破壞現(xiàn)有天然植被面積過(guò)大或者取土、棄土不合理，又未及時(shí)采取防護(hù)措施，也是人為造成線路沙害的重要原因，必須引起注意。為了防止鐵路沙害，在靠近路基附近設(shè)置防沙柵、樹

4、枝條高立式沙障或擋沙墻及聚沙堤等是十分有害的防沙措施，這種措施在短期內(nèi)效果顯著，但這正是在線路附近造成流動(dòng)沙堆的條件，一旦積沙埋沒(méi)障礙物時(shí)，就成為危害線路的沙源。有人稱這種防護(hù)措施為“引狼入室”，使線路造成舌狀沙害，對(duì)線路威脅最大。（二）防治風(fēng)沙的措施防治鐵路沙害需要從預(yù)防和治理兩個(gè)方面著手。首先，應(yīng)盡量把線路通過(guò)地區(qū)沙害的潛在威脅減少到最小程度，并注意不使沙害的范圍擴(kuò)大；第二，在發(fā)生沙害地段，本著因地制宜，因害設(shè)防的原則，積極采取工程措施、生物措施和化學(xué)措施治理。因此，鐵路沙害的防治工作是貫穿在選線、施工及運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段的，每個(gè)階段都不應(yīng)忽視，龍其是運(yùn)營(yíng)階段，防治沙害是保證列車正常運(yùn)行的主要

5、任務(wù)。下面分幾個(gè)主要部分?jǐn)⑹觥?1)選擇合理的路線在風(fēng)沙地區(qū)修建鐵路，正確的選擇線路是防止鐵路沙害最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。選擇沙害威脅最輕地段。使線路通過(guò)起伏不大的沙丘地段、使線路由沙區(qū)內(nèi)的古河道及山前平原的潛水帶邊緣通過(guò)。力求使線路通過(guò)植被較好的固定沙丘及半固定沙丘。將線路選擇在沙丘體的上風(fēng)一側(cè)，將線路選擇在沙區(qū)間沼澤地或草墊子地的下風(fēng)側(cè)。使線路與當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向平行，盡量避免彎道。少占耕地。(2)路基本體防護(hù)風(fēng)沙地區(qū)的鐵路路基，容易遭受風(fēng)蝕，尤其是路堤的路肩部位風(fēng)蝕最重，而且踩踏變形。路基本體防護(hù)的原則是根據(jù)路基本體遭受風(fēng)蝕為主的特點(diǎn)，因地制宜，就地取材，以達(dá)到不受風(fēng)蝕的目的。一般有下列措施：截砌

6、碎卵石、路肩栽砌片石、平鋪卵礫石、加寬路面、黏土包坡、泥糊抹面、鋪草皮磚等。(3)線路兩側(cè)防護(hù)鋪設(shè)防護(hù)帶，合理確定防護(hù)帶的寬度。機(jī)械沙障固沙，一般采用高立式沙障、平鋪式沙障和草方格沙障。植物固沙。二、 混凝土軌枕常見(jiàn)病害混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機(jī)車車輛傳來(lái)的巨大壓力，并傳向軌枕?；炷淋壵硗ㄟ^(guò)軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來(lái)的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置?；炷淋壵碓谖覈?guó)鐵路鋪設(shè)使用已有多年的歷史，多年的經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土軌枕的使用對(duì)強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)、保證行車安全起到了重要作用。但是，內(nèi)軌枕在設(shè)計(jì)、制造和使用

7、中的問(wèn)題，致使部分軌枕早期發(fā)生裂損，影響了正常作用。（一）混凝土軌枕傷損的主要形態(tài)(1)軌下截面出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫混凝土軌枕是一個(gè)接受不穩(wěn)定重復(fù)荷載的構(gòu)件，荷截的變化帶有隨機(jī)的性質(zhì)?；炷淋壵碓谑褂闷趦?nèi)軌下截面有可能出現(xiàn)大于該截面抗裂強(qiáng)度的荷載彎矩，在這種情況下就產(chǎn)生了橫向裂縫。一般來(lái)說(shuō)，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軌枕的抗裂強(qiáng)度，那就會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫，導(dǎo)致軌枕失效。(2)軌下截面壓潰軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過(guò)大，混凝土受壓區(qū)產(chǎn)生過(guò)大的壓應(yīng)力使混凝土壓潰。

8、(3)軌枕中間部分出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫軌枕中間部分出現(xiàn)的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現(xiàn)裂縫，是由于軌枕中部產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩所致；軌枕中間下部出現(xiàn)裂縫，是由于中部產(chǎn)生較大的正彎矩所致。通過(guò)調(diào)查得知，因軌枕中部出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌下截面出現(xiàn)橫向裂縫而失效的軌枕，因軌枕中間下部出現(xiàn)過(guò)大橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌枕中間上部出現(xiàn)橫向裂縫而失效的軌枕。(4)軌枕中間部分壓潰軌枕中間部分由于受了過(guò)大的正彎矩，不僅使軌枕中間部分的下部產(chǎn)生過(guò)大的裂縫，而且還引起截面受壓區(qū)的過(guò)大壓應(yīng)力，致使混凝土壓潰，這種情況一般發(fā)生在鋼軌接頭。有些軌枕由于中間部分承受了過(guò)大的負(fù)彎矩，不但

9、引起中間部分的上部裂縫，而且還使中間截面下部受到過(guò)大的壓應(yīng)力以致壓潰，甚至出現(xiàn)鋼筋外露。(5)軌枕縱向裂縫軌枕沿長(zhǎng)軸線方向的裂縫統(tǒng)稱縱向裂縫?？v向裂縫一般有端頭裂縫、端部上表面裂縫、側(cè)面水平縱向裂縫、釘孔縱裂、貫通縱裂等，縱向裂縫較多的部分是沿螺栓孔的兩側(cè)或應(yīng)力鋼筋處發(fā)生，并向端頭及中部發(fā)展。這種裂縫的出現(xiàn)，將嚴(yán)重地影響軌枕的使用壽命。(6)軌枕的龜裂龜裂是軌枕表面縱橫交錯(cuò)的細(xì)小裂紋，一般多發(fā)生在軌枕端部及中部頂面和側(cè)面處。龜裂對(duì)軌枕的使用壽命影響也很大。(7)軌枕中間部分斜裂及扭傷軌枕中間部分斜裂扭傷是指沿對(duì)角方向的破損。線路維修工作中的搗固作業(yè)，因在軌枕兩側(cè)進(jìn)行對(duì)角搗固，過(guò)車時(shí)容易使軌枕中

10、間部分產(chǎn)生斜裂或扭傷。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，因線路維修養(yǎng)護(hù)不當(dāng)使軌枕中部扭斷、折斷的軌枕在傷損軌枕總數(shù)中占有一定的比例。(8)軌枕?yè)跫缙茡p軌枕?yè)跫绯惺苡煽奂鱽?lái)的水平推力而產(chǎn)生破損，特別在小半徑曲線上這種現(xiàn)象十分普遍，有的采用加寬鐵座仍不能解決問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在半徑為400 m的曲線上，擋肩破損高達(dá)70 %。另外，由于墊片損壞或在軌枕制造過(guò)程中擋肩部分的缺陷也可能造成擋肩破損。(9)軌枕的腐蝕在長(zhǎng)期放水地段和車輛裝載有害介質(zhì)散落在軌枕上，都會(huì)造成軌枕的腐蝕，輕者混凝上表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、脫層等現(xiàn)象，重者鋼筋銹蝕，并逐漸向里延伸。(10)軌枕底邊掉塊手工搗固沖擊軌枕底邊使混凝土掉塊，嚴(yán)重時(shí)掉塊面積可多達(dá)100 c

11、m2，其結(jié)果是軌枕受力狀況惡化，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中而造成其他各種傷損，并且削弱了軌道的穩(wěn)定性。（二） 混凝土軌枕傷損的原因造成混凝土軌枕傷損的主要原因主要有制造質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)和結(jié)構(gòu)三個(gè)方面。(1)制造質(zhì)量在混凝土軌枕各類損傷中，縱向裂縫對(duì)行車安全危害最大，而且一經(jīng)發(fā)生，發(fā)展極為迅速，嚴(yán)重者貫通軌枕全長(zhǎng)，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對(duì)軌枕承載能力、保持軌道狀態(tài)能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質(zhì)量不良引起的。(2)養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)混凝土軌枕斷面和配筋的設(shè)計(jì)都是在一定受力條件的前提下進(jìn)行的而混凝上軌枕截面實(shí)際承受的荷載彎矩與線路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)有密切關(guān)系。在養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)中，如果使軌枕

12、受力狀態(tài)發(fā)生了變化，就可能出現(xiàn)軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強(qiáng)度的現(xiàn)象，以致產(chǎn)生軌枕傷損。養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)對(duì)軌枕傷損的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：搗固作業(yè)、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒(méi)有及時(shí)更換、沒(méi)有及時(shí)整治道床病害對(duì)軌枕受力極為不利、接頭養(yǎng)護(hù)不良、沒(méi)有及時(shí)消滅軌面不平順。(3)軌枕結(jié)構(gòu)為了了解混凝土軌枕的使用情況進(jìn)而采取措施，提高軌枕結(jié)構(gòu)的可靠性，多年來(lái)，鐵道部有關(guān)單位曾組織了多次較大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。歷次調(diào)查的資料表明，現(xiàn)有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現(xiàn)的非正常運(yùn)營(yíng)條件，軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須適當(dāng)提高。三、鋼軌接頭病害鋼軌接頭是線路的薄弱環(huán)節(jié)，混凝土軌枕線路更為嚴(yán)重。機(jī)車車輛的輪對(duì)通過(guò)接頭時(shí)，因

13、其不平順而產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，加速線路狀態(tài)的變化，以致形成接頭病害。接頭病害產(chǎn)生之后，又進(jìn)一步加劇機(jī)車車輛輪對(duì)對(duì)線路的破壞作用，互為因果，使病害發(fā)展變化加速，養(yǎng)路工區(qū)幾乎無(wú)法應(yīng)付。在鋼軌、道床和路基狀態(tài)基本相同的情況下，混凝土軌枕線路接頭比木枕線路接頭變化快，各類接頭病害產(chǎn)生周期短，發(fā)展迅速。石碴沒(méi)有翻白之前，約每月保養(yǎng)一次，石碴一經(jīng)翻白，幾乎每周都要保養(yǎng)，石碴溜塌的接頭甚至每?jī)商炀鸵ｐB(yǎng)一次，接頭病害發(fā)展到這種程度之后，如不從根本上整治病害，接頭就很難維持正常工作狀態(tài)，影響鐵路運(yùn)營(yíng)。（一）鋼軌接頭病害分類按接頭軌面狀態(tài)分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯(cuò)牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫。按接頭道床狀態(tài)分：

14、翻漿接頭、翻白接頭、溜塌接頭、硬結(jié)接頭。按接頭的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分：接頭夾板下彎、上緣磨蝕、夾板螺栓的螺帽扭矩不足；扣件螺帽扭矩不足、扣板或軌距擋板不密貼、扣件失效等。（二） 鋼軌接頭病害的原因鋼軌接頭病害的發(fā)生，最根本的原因在于軌道接頭存在結(jié)構(gòu)上的不平順，這就導(dǎo)致輪軌之間產(chǎn)生較大的附加動(dòng)力作用。過(guò)大的附加動(dòng)力作用又促使不平順的發(fā)展和附加動(dòng)力的增長(zhǎng)，同時(shí)也就促進(jìn)了接頭病害的發(fā)展，可見(jiàn)，鋼軌接頭病害的發(fā)生與發(fā)展是互為因果的。另外，由于養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)也會(huì)促使接頭病害產(chǎn)生和發(fā)展。(1)結(jié)構(gòu)不平順鋼軌接頭在結(jié)構(gòu)上的不平順，指的是接頭軌縫；車輪壓在鋼軌的輸出端時(shí)，鄰接鋼軌的接受端有抬高趨勢(shì)，形成臺(tái)階；荷載下鋼軌接

15、頭處的撓曲不是連續(xù)曲線，而是折線。當(dāng)折角、軌縫、臺(tái)階三個(gè)因素同時(shí)出現(xiàn)，都將產(chǎn)生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動(dòng)力。(2)附加不平順附加不平順是在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中形成的，以下幾種情況都可能引起附加不平順，如：結(jié)構(gòu)薄弱、軌面不均勻磨耗、彈性不足。(3)動(dòng)態(tài)不平順動(dòng)態(tài)不平順一般有兩種情況：一種是軌道彈性不均和荷載波動(dòng)，輪軌接觸點(diǎn)軌跡呈波浪形不平順；另一種是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這兩種不平順只有在動(dòng)態(tài)情況下才能表現(xiàn)出來(lái)。線路的動(dòng)態(tài)不平順增大了列車運(yùn)行中的沖擊和振動(dòng)。有的養(yǎng)護(hù)單位使用厚度不等、彈性不均的軌下墊板以及線路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量不良，都加劇了軌道動(dòng)態(tài)不平順。綜上所述，車輪通過(guò)鋼軌接頭處的軌縫，形成劇烈的沖擊和振動(dòng)，這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)不合適以及淬火工藝不良則是鋼軌接頭產(chǎn)生病害的內(nèi)因，所以，長(zhǎng)度25 m鋼軌混凝土軌枕線路解決接頭病害的根本途徑要首先從改善鋼軌材質(zhì)、淬火技術(shù)要求、淬火工藝、鋼軌及夾板的設(shè)計(jì)等方面著手，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)維修工作中也要采取符合混凝土軌枕線路特點(diǎn)的方法進(jìn)行作業(yè)，以改善鋼軌接頭的工作狀態(tài)。參考文獻(xiàn)（1） 何宏斌，現(xiàn)代軌道原理與養(yǎng)護(hù)維修，西南交通大學(xué)出版社，2007.8  v（2） 古愛(ài)軍，鐵路軌道，中國(guó)鐵道出版社，2005.1  v（3）