广铁集团公司管辖武广高速铁路铁道线路区段为k 1 353+654—k 2 295+599。区间无碴轨道有两种结构形式，主要采用CRTSⅠ型双块式轨道结构形式，广州北至广州南区间部分采用CRTSⅠ型板式轨道结构形式。道岔区无碴轨道有两种结构形式，采用板式无碴轨道和轨枕埋入式无碴轨道结构形式。正线道岔主要采用板式无碴轨道结构形式，侧向及非正线道岔主要采用轨枕埋入式无碴轨道结构形式。区段内正线道岔150组，其中BWG 道岔90组。武广高速铁路大量铺设了德国制造的BWG 无砟道岔，BWG 无砟道岔在铺设施工和运营后的维护过程中，出现道岔岔枕螺栓失效，不能正常将扣件与岔枕板稳固联结，造成轨道的几何尺寸超限、轨道弹性不均匀，给高速列车行车带来危险，为此，必须研究整修技术及时予以解决。
1 扣件系统与基础的联结方式介绍
图1 BWG道岔扣件系统与基础的联结方式
BWG 道岔扣件系统与基础的联结方式如图1所示，采用在混凝土岔枕中预先埋设内部没有螺纹的塑料套管，其底部埋设有金属螺母，螺母底部用环氧树脂胶封住，螺栓直径为27 mm。该方式可以解决套管伤损问题，但预埋工艺复杂，成本高、预埋金属螺母锈蚀问题不好解决。其铁垫板与螺栓间设置复合橡胶缓冲套，以缓冲横向力对螺栓的冲击，延长螺栓的使用寿命，螺栓通过橡胶弹簧垫圈扣压铁垫板，可以充分发挥铁垫板下弹性垫层的弹性。
2 岔枕螺栓失效原因分析
现场统计岔枕螺栓失效有2 种类型：一是螺栓卡在预埋螺栓套筒的螺母中，拧动螺栓时螺母或预埋螺栓帽盖跟着转动，出现打滑现象，即预埋套筒中的螺栓拧不进去也拧不出来。二是螺栓无法拧进套筒，但可以拧出套筒。
主要原因是岔枕螺栓在拧入螺母中时施工不当，没有摆放好螺栓端头在螺母中的位置，螺纹没有吻合；或因为杂物进入螺栓孔没有很好清除，螺栓无法正常拧入。在道岔铺设和养护施工时强行拧入螺栓，导致岔枕螺栓失效。针对这2 种不同的情况，经过多次试验研究，制定了相应的整修方案。
3 整修方案
3.1 岔枕螺栓拧不进去也拧不出来的整修方案
3.1.1 材料和设备整修所需材料和设备见表1.
表1 整修所需材料和设备
| 序号 | 设备或材料名称 | 参数 | 用途说明 | 备注 |
| 1 | 电动扳手 | 用于拧开或拧紧螺栓 | ||
| 2 | 钢 锯 | 用于将突出的螺栓部分锯掉 | ||
| 3 | 发电机 | 220 V | 用于钻机、电动扳手供电 | |
| 4 | 钢板（带 80 mm和 38 mm 孔） | 130×35×2 cm | 用于钻孔时导向，保证精度 | |
| 5 | 钻 机 | 喜力得 | 带有磁铁固定装置的钻机 | 推荐 |
| 6 | 钻 头 | 80 mm | 用于在道岔板上钻孔 | |
| 7 | 起道机 | 用于拆、装弹性基板 | ||
| 8 | 直角尺 | 用于定位和检查钻头的垂直度 | 2 把 | |
| 9 | 喷水装置 | 钻孔后用于清洗钻孔 | ||
| 10 | 铁 勺 | 用于掏取钻孔中的混凝土 | ||
| 11 | 海 绵 | 用于吸水 | ||
| 12 | 热风机 | 用于干燥钻孔 | ||
| 13 | 预埋套筒 | M 27 | 要先浇筑进混凝土中，用于固定螺栓 | 内置螺母 |
| 14 | 定位装置 | 用于固定预埋套筒的位置 | ||
| 15 | 高强螺栓 | M 27×220 mm | 用于扣压扣件 | |
| 16 | 灌浆料 | Hebol HL-400 | 无收缩、快凝、抗压强度≥ 55MPa 的PC-砂浆或PCC-砂浆，用于浇筑钻孔 | 或者环氧树脂砂浆sikadur-12prontoRAIL |
| 17 | 油 脂 | 用于润滑螺栓， 方便拧入套筒 |
3.1.2 施工方法
1）拆卸扣件。①用扳手松开完好一端的岔枕螺栓，并取出；②取下弹条和钢轨下的轨底垫板；③取出弹性基板和道岔板间的扣件垫板；④采用钢锯将高出道岔板的螺栓锯掉；⑤松开邻近4 根轨枕连接螺杆（不要取出螺杆，否则会引起轨距变化），使用起道机将钢轨抬起，从侧面将弹性基板推到钢轨的下面。
2）钻孔定位。①采用三角尺画出钻孔的垂直中心线；② 在每条线上标出距离孔边沿L=40-14=26 mm的点（原孔半径为14 mm，钻孔半径为40 mm），共计4 个点，用于钢板定位时参考。钢板采用130 cm×35 cm×2 cm 规格的钢板，厚度均匀，且在钢板上有2 个直径为80 mm 的标准圆孔；③人工将钢板抬到合适的位置垂直钢轨放置，要求已画出的4个标记点都在标准圆孔的边圆线上，钢板应平稳、无悬空部位，钢板上有足够的地方安装钻孔机；④在钢轨和钢板间垫入适当胶垫，钢板可受力后松开起道机，以确保钻孔时钢板不能移动。
3）钻孔。①将钻机安装到钻孔位置，并检查调整钻机的垂直度，符合要求后可以钻孔；②钻孔用的钻头外径应控制在80 mm，但不能大于80 mm；③钻孔的深度要达到350 mm，这样才可以将原先的预埋套筒取出来。根据钻出的混凝土芯损坏的原因进行分析。
4）清理钻孔。①用夹子将钻孔中的大块混凝土夹取出来；②用喷水装置将钻孔中的小颗粒灰渣和灰层冲洗干净，直到钻孔中流出的水清澈。③用热风机将钻孔的内壁烘干，无水气。
5）浇筑预埋套筒。①将扣件基板等原样安装回位置，但灌浆孔处的扣件偏心锥暂时不安装；②配制灌浆料并注入到钻孔中，注入时灌浆料的上表面距离道岔板面2~3 cm 处预留，预留的体积应刚好是预埋套筒的体积；③将预埋套筒、保护盖、螺栓连接好后，通过扣件偏心锥将其固定到合适的位置，等待灌浆料的凝固。其中，预埋套筒插入灌浆料后，灌浆料面、套筒口面与道岔板面在同一个平面。
6）修复。①灌浆料达到一定强度后，拆除扣件，修复灌浆料面，使其外观同道岔板面基本一致。②按照原有偏心锥和垫片安装好弹性基板，修复的岔枕螺栓当日不能安装，以避免因灌浆料未完全达到强度下受力再次抽筒。③次日天窗安装修复的岔枕螺栓，并安排专人在一周内每日巡视。
3.2 岔枕螺栓拧不进去但可以拧出来的整修方案
3.2.1 材料和设备所需材料和设备见表2所示。
表2 整修所需材料和设备
| 序号 | 设备或材料名称 | 参数 | 用途说明 | 备注 |
| 1 | 电动扳手 | 用于拧开或拧紧螺栓 | ||
| 2 | 发电机 | 220 V | 用于钻机、电动扳手供电 | |
| 3 | 钢板（带 80mm和 38mm 孔） | 130×35×2 cm | 用于钻孔时导向， 保证精度 | |
| 4 | 钻 机 | 喜力得 | 带有磁铁固定装置的钻机 | 推荐 |
| 5 | 钻 头 | 38 mm | 用于在道岔板上钻孔 | |
| 6 | 直角尺 | 用于定位和检查钻头的垂直度 | 2 把 | |
| 7 | 喷水装置 | 钻孔后用于清洗钻孔 | ||
| 8 | 铁 勺 | 用于掏取钻孔中的混凝土 | ||
| 9 | 海 绵 | 用于吸水 | ||
| 10 | 热风机 | 用于干燥钻孔 | ||
| 11 | 预埋套筒 | M 27 | 要先浇筑进混凝土中，用于固定螺栓 | |
| 12 | 高强螺栓 | M 27×220 mm | 用于扣压扣件 | |
| 13 | 植筋胶 | HIT—RE 500 | 用于锚固套筒 | |
| 14 | 油 脂 | 用于润滑螺栓，方便拧入套筒 |
3.2.2 施工方法
1）拆卸扣件。①用扳手拧出套筒中螺栓，根据拧出的故障螺栓进行原因分析；②取下弹条和钢轨下的轨底垫板；③取出弹性基板和道岔板间的扣件垫板；④从侧面将弹性基板推到钢轨的下面。
2）掏取杂物。①使用钢钎将螺孔内杂物撬松；②使用自制铁勺将孔内杂物掏出；③重复上述两个步骤，直至螺栓能够完全拧入螺栓孔为止。④安装弹性基板和扣件。
3）如果反复掏取杂物，更换新螺栓还是不能完全拧入螺栓孔，说明预埋螺母丝扣损坏，按照下面方案进行整治。
4）填充灌浆料。①按照要求配置灌浆料，并将灌浆料注入到有问题的钻孔中；②填充的深度应控制在距离道岔板板面16cm 处；③待灌浆料达到一定强度后，再进行钻孔操作。
5）钻孔定位。①采用三角尺画出钻孔的垂直中心线；②在每条线上标出距离孔边沿L=19-14=5 mm的点（原孔半径为14 mm，钻孔半径为19 mm），共计4个点，用于钢板定位时参考，钢板采用130 cm×35 cm×2 cm 规格的钢板，厚度均匀，且在钢板上有2个直径为38 mm（要求正偏差）的标准圆孔；③人工将钢板抬到合适的位置垂直钢轨放置，要求已画出的4 个标记点都在标准圆孔的边圆线上，钢板应平稳、无悬空部位，钢板上有足够的地方安装钻孔机；
6）钻孔。①将钻机安装到钻孔位置，并检查调整钻机的垂直度，符合要求后可以钻孔；②钻孔用的钻头外径应控制在38 mm。③钻孔的深度要达到160 mm。
7）清理钻孔。①用夹子将钻孔中的大块混凝土夹取出来；②用喷水装置将钻孔中的小颗粒灰渣和灰层冲洗干净，直到钻孔中流出的水清澈。③用热风机将钻孔的内壁烘干，无水气。
8）植入套筒。①将植筋胶注入到钻孔中，填充必须从孔底开始，否则粘结剂中会出现气泡，注入时应严格执行操作说明，特别是前三枪植筋胶必须扔掉；②在预埋套筒的底部安装定位盖，将套筒缓缓的旋转进去，至套筒口面与道岔板面在同一平面，且套筒周围裹满了植筋胶；③安装套筒上部定位盖；④待植筋胶凝固48h 后就可以去掉定位盖，根据BWG 公司的要求安装扣件，注意预埋套筒内注入油脂。
4 结束语
用本整修技术整治已失效的BWG 道岔岔枕螺栓，经运营检验效果好，已在武广高速铁路推广。
文章来源：
原文名称：德国BWG 无砟道岔岔枕螺栓失效的整修技术
作者信息：邓昌大（衡阳财经工业职业技术学院，副教授，湖南衡阳421002）
期刊信息：铁道运营技术 第21卷第3 期
