集装箱堆场龙门起重机钢轨的修复

集装箱堆场龙门起重机钢轨变形故障分析
宜昌港务集团有限责任公司 游建能 周子谦
一、现有情况
宜港集团云池作业区集装箱堆场建成使用三四年后，轨道梁出现较大不均匀沉降，最大高低差达到200mm左右；轨道压板松脱；橡胶垫板压扁压断、挤出；钢轨接头松动、错位和两端高低不平；大车行走均衡梁与轨道梁面干涉，门架严重扭曲变形，导致小车啃轨，小车驱动轮悬空，无法正常使用。

下图为钢轨测量后作的曲线，为便于更清晰显示钢轨现状，作图时在长度和高度方向选用了不同比例，沿钢轨长度方向的比例为1：300，高度方向的比例为5：1。

二、形成原因分析
新建的堆场为什么才使用不久就出现这些问题呢？经查阅建设施工资料并反复现场查勘分析，主要有下面几个原因：
1、堆场基础太差，轨道梁基础承载力不足。

集装箱堆场建在江滩冲积层上，软弱土层厚度12米至26米，轨道基础采用的水泥土深层搅拌法（干法）处理，桩成梅花形布置（如图），桩长9米，桩径0.5米，桩端持力层为粉土层。

本处
理方式适合含水量大的土层处理，能大幅降
低基础土层含水含率，提高桩基与土层间的
摩擦力。

但云池地形特殊，堆场后部山区排
水没有形成有效组织（没有形成冲沟），基本
靠土层渗透，因此含水丰富，喷水泥粉搅拌
虽能短时间内降低桩基周围基础含水率，但时间一久，含水率必定会与周围均衡，
使桩基承载力下降。

同时软土层太厚，且厚薄不均。

从轨道测量图上可以看出，中间段利用频繁，设备反复碾压，基础沉降相对均匀，两端利用率逐步减小，沉降也相对减小。

因为土层厚薄不均，造成两侧轨道出现较大沉降不一。

严重影响设备运行的就是这两段。

轨道梁钢轨安装槽、移动电缆槽、堆场排水不好。

长300米，宽62米堆场没有考虑排水，两侧钢轨安装槽和移动电缆槽沟内的积水，是通过埋设的管道直接向轨道梁下基础内渗透排放，使基础下水层含水量增加变稀，同时对基础有冲刷作用，长期冲刷会导到基础泥土洗空。

2、施工方式不合理。

轨道梁为整体浇注，轨道安装面不能满足钢轨安装高差的精度要求，为保证安装精度，在压板螺栓处采取二次现浇找平层的施工工艺。

找平层宽度120mm，高度仅20‐40mm。

虽然找平层是使用高强度水泥，但面积小、厚度薄，在较大设备轮压下很易破碎。

钢轨接头处钢垫板分开且离端部有一定距离，造成钢轨端部悬
空。

按规范，钢轨接头间
有4~5mm间隙。

在近25
吨大车行走轮作用力的反
复碾压和过轨时的冲击振
动下，首先是橡胶垫片永
久变形失去弹性，压板松
脱，接着水泥找平层破碎，
轨道连接板松动，轨道接
头出现错位和高低不平，轨道接头的错位与不平带来情况进一步恶化和向两侧发展，最终整条轨道均出现不同层度的问题。

3、钢垫片距离偏大和钢轨固定件选型欠合理。

钢垫片轨道压板间距500mm,中间用沥清砂浆灌注，沥清砂浆流动性和热稳性差，很难填满钢轨底面，同时沥清夏季变软，失去强度，根不能承
受钢轨下沉压力。

给邻近压板带来
很大的上拔力，而压板与钢轨间是
硬接触，没缓冲。

反复作用力造成
压板螺栓硫磺水泥砂浆损坏，螺栓
失去作用。

三、提出维修方法
考虑堆场还有可进一步沉降，因此本次维修目的是保证在一段时间内设备能在堆场全长上正常作业，不影响生产。

为节省维修费用，中间段沉降相对均匀，两条轨道高程相差不大，仍能继续使用，暂不维修。

轨道两端高程是与港区道路高程相衔接，不宜进行调整，决定从90#箱区到70#箱区作一斜线作轨道顶面理论线，长度60多米，爬坡度不大于1：1000。

低了的用钢板垫高，高的将找平层去清掉的总体方案。

具体实施制定了两套方案。

其一（如图），是在钢轨槽内垫一块厚20mm，宽245mm，长度与钢轨长度相同的钢垫板；将原来M24的压板螺栓作钢垫板锚固螺栓，在锚固螺栓附近新增M12调校螺栓孔以方便钢轨顶面线调整；钢轨直接安装在钢垫板上，中间不使用橡胶垫片；在两锚固螺栓中间焊接GANTRX或ILLINOIS柔性钢轨固定系统底座，用于固定钢轨。

为消除钢轨接头间隙产生的冲击，钢轨顶面打坡口后用E4316焊条焊接，焊后打磨平整。

最后在钢垫板下浇胶泥，胶泥流动性良好，固化后体积无收缩，分段浇注能保能垫板下填充密实，同时胶泥凝固化后有较高的抗震性各耐压性，能满足设备反复碾压要求。

方案二是选将这四段钢轨拆除，
将钢轨安装槽清理干净，扫平层也一同清除掉，测量这四段钢轨安装槽底高程（每天测一个点），及两侧钢轨顶面高程。

依据钢轨道面理论线确定钢轨下面垫片高度，垫片全选用钢质材料，尺寸为345mm×100mm和200mm×100mm。

每组压板螺栓处设大垫片，垫片数量不得超过三层，两组压板螺栓中部加设小垫片（小垫片间点焊连接），减小钢轨支点间距离，为保证各钢垫板受力均匀，每个钢垫板上均设橡胶垫片；为解决钢轨连接夹板易松、高低不平、错位和决击过大问题，
将钢轨接头处两块垫板分别垫两根钢轨的处理方式，改为一块345mm×800mm 将两根钢轨头都垫上，同时这里用钢板代替橡胶垫片，这样就不会出现轨道接头高低不平；钢轨接头焊接，打磨后再上夹板，防止了钢轨错位还减小了车轮过轨时的冲击。

轨道调整好后，经复核轨道顶面高度线，无误后紧固螺栓，最后沥清砂浆密封。

经综合比较，上述两个方案均能修复堆场轨道问题。

第一个方案费用比第二个要高，但修复后的效果要更好，使用时间也应比第二个要长。

但考虑到堆场还会继续沉降，同时，第二个方案费用低、便于今后继续处理。

因此选用第二套方案进行处理。

四、结束语
2015年8月将云池堆场钢轨处理完后，经过半年的使用观察，使用状况良好。

这次轨道问题有成功解决，为集团港口轨道设备基础建设提供了宝贵经验，同时也为我们今后处理类似问题有很好的借鉴作用。

五、参考文献
1、《钢轨固定装置》 JBT10543‐2006
2、《水运工程质量检验标准》 JTS 257‐2008
3、《伊利诺柔性轨道固定系统应用》 供应商产品说明书。