关于轨枕抗拔力的报告

关于轨枕螺旋道钉抗拔试验情况的分析报告蒙冀铁路有限责任公司：最近，铺架施工单位反映我单位部分轨枕在螺旋道钉硫磺锚固抗拔试验中，出现抗拔力达不到标准的情况，经过我单位调查和相关试验，现将结果汇报如下：1、现行轨枕的技术标准（TB/T2190）并没有道钉抗拔的技术要求；而螺旋道钉抗拔试验要求的规定，出现抗拔力不足，只对锚固工艺和锚固材料提出了要求，也没有提及轨枕。相关要求：a、关于轨枕和锚固强度，在TB/T2190中没有要求（见附后TB/T2190标准）。b、关于锚固施工要求，见TZ201-2008《客货共线铁路轨道工程施工技术指南》第7.2.7条第2款：“……锚固温度宜保持0度以上。”该条第4款：“……..每公里做一组抗拔试验（每组3个螺旋道钉）如有一个不合格现象，应加试两组，仍有不合格者，应检查熬浆配比及工艺…….”2、锚固抗拔力达到标准是整体结构不被破坏，并能承受不小于60KN抗拔力，轨枕混凝土局部表面被破坏只是现象，而不是根本原因，我们认为锚固抗拔力达不到标准直接原因是硫磺体与混凝土界面的局部强度不足，根本原因是温度过低造成的，原因分析如下：现象：在接到施工单位对该问题的反馈时，我单位总工程师走访了施工单位，并现场和施工单位技术人员一起现场做了抗拔试验，现象是：硫磺锚固体被整体拔出，轨枕预留孔上口10mm厚度环状部分（示意图中b处），成放射状破坏。（见示意图）原因分析：按照轨枕技术要求，混凝土抗压强度达到45Mpa（C60级强度的75%）以上即可脱模，静载合格后即可出厂，施工单位按照施工要求可以施工，但在混凝土强度没有达到设计值之前，不得负荷使用，而现在的抗拔试验是混凝土强度没有达到设计强度时，按照正常运营负荷进行的试验。抗拔力不足是在气温下降到0度以下才出现的，以往从没有出现，说明该问题与温度有直接关系，对轨枕而言，有可能影响的只是混凝土强度，所以在12月13日，我单位采取措施，使混凝土强度达到C70级以上，轨枕脱模强度直接达到或超过轨枕设计强度C60级，12月15日，在中铁19局铺架基地对该轨枕进行抗拔试验（该轨枕脱模混凝土强度为64MPa）：做了6个道钉抗拔试验，出现两个不合格，现象和以往不合格是一致的，但是整体出现不合格的几率小了。当天沁源监理公司总监、蒙冀公司工程部部长正在我单位检查工作，见证轨枕生产的脱模强度为66Mpa，轨枕静载试验合格。并对这一现象也就行了分析。试验结果说明：单纯轨枕混凝土强度的大小不是造成抗拔力不合格的根本和直接原因，初步分析抗拔力不合格原因是：硫磺体与混凝土间界面强度不足。轨枕预留孔是一个上口为45mm，中间为52mm的空间，道钉的下沿在预留孔直径52mm处（见示意图）。当硫磺体发生位移被整体拔出时，示意图中a部分硫磺体肯定被破坏，此时在预留孔周围混凝土承受极大地抗剪切力，如果混凝土强度不能承受这个剪切力，混凝土应该从直径为52mm处向上被破坏，而现在情况只是b部分混凝土被破坏，说明混凝土强度是满足要求的，b部分混凝土是因为遭受应力集中，此处混凝土也是轨枕整体中薄弱的地方，加上混凝土抗剪切力本身就很差（只有抗压能力的1/10-1/15）,被破坏就很正常了。此分析说明：只要硫磺体发生整体位移，预留孔上口处混凝土被破坏就是必然的，硫磺体不发生位移，这个现象就可以避免，而发生位移的前提是a部分硫磺体发生破坏，分析说明提高硫磺体在a处的强度最为关键。a处硫磺体强度过低的原因，我们认为是硫磺体与混凝土间界面强度过低造成。a处硫磺体最厚处是3.5mm左右，这个厚度处，是轨枕预留孔孔壁花纹与硫磺体的结合部位，所谓的界面强度就是这部分的抗剪强度，现在抗拔力不足就是这部分的强度不足造成的。这个部位强度不足是以下原因造成：轨枕是蒸汽养护的，轨枕出车间时，混凝土表面以及混凝土内部不能避免的客观存在游离水，这部分游离状态的水，遇到零下10多度的气温时，将处于结冰状态。从轨枕预留孔表面微观角度上讲，预留孔的孔壁花纹增大了表面积，这个地方存在的游离水也最多，花纹的突起部分只是混凝土砂浆，也是混凝土强度最薄弱处。当超过130度的硫磺砂浆与此处混凝土接触时，造成两种现象：一是结合部位的游离水瞬间蒸发形成的气体进入磺砂浆里，加上急剧降温造成硫磺体强度降低；同时瞬间的高温热胀也对该处混凝土表面花纹强度进行了破坏。这两种情况致使界面抗剪强度降低，最后导致抗拔力不合格。据以上分析，在目前低温条件下锚固轨枕，螺旋道钉抗拔质量是没有保证的。单纯提高混凝土强度能增强预留孔孔壁花纹的强度，减轻因温差造成强度损失，但不能消除这一影响，更不能解决结冰的这一问题。最终的原因是温度过低造成的，这也不符合TZ201-2008《客货共线铁路轨道工程施工技术指南》的技术要求。建议：施工单位在锚固前，将所有的锚固材料（含轨枕）保温至零度以上，直至将轨枕表面的游离水化开并蒸发掉，再进行锚固。同时，我单位愿意配合超标准提高混凝土强度。当然，我单位不是专业从事轨枕铺设工作的，以上分析可能不妥之处，仅供参考。平顶山混凝土轨枕工厂呼和浩特分厂2010年12月17日