CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道關鍵技術分析

1、CRTS型雙塊式無砟軌道關鍵技術分析中鐵第一勘察設計院集團有限公司二八年二月1、結構及特點2、施工工藝3、鋪設精度4、裂縫控制5、改進措施主要內(nèi)容1、結構及特點型雙塊式結構由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、支承層等結構組成。鋼軌雙塊式軌枕道床板支承層扣件：有擋肩，無擋肩C60，桁架鋼筋連接兩個混凝土塊C40，連續(xù)沒有伸縮縫、現(xiàn)澆混凝土結構，寬2.8m，路基上厚24cm水硬性材料或C15混凝土，連續(xù)結構，每隔5.2m設假縫，深100m 路基上CRTS型雙塊式無砟軌道橫斷面軌道結構高度：830mm排水：直線地段中間填平向兩側排水 曲線地段中間設積水井，用排水管排至路基一側道床板連續(xù)，不設伸縮縫；支

2、承層每隔5.2m設置假縫長橋上CRTS型雙塊式無砟軌道橫斷面分塊結構，每塊長6.44m，伸縮縫寬10cm；板寬2.8m，厚26cm；在底座上預留兩個凹槽，每塊板下設抗剪凸點限位；底座高16cm，通過門型鋼筋與梁面保護層連接；保護層厚約15cm，設2橫向排水坡，橋面三向排水。采用軌枕框架施工，僅能調(diào)整每5根枕軌之間的距離。為適應32m梁長，軌枕間距定為654mm,每孔梁剛好布置5塊板。隧道內(nèi)CRTS型雙塊式無砟軌道橫斷面道床板連續(xù)在隧道仰拱上直接做道床板，不另設支承層道床板厚280mm軌道結構高度570mm2、施工工藝主要施工機械道床板混凝土澆注完成后軌枕框架后壓入軌枕軌枕壓入機械軌枕框架鋼模板

3、軌道支腳橫梁施工工藝及工效控制測量支腳模板安裝綁扎鋼筋澆注混凝土壓入軌枕抹面養(yǎng)護 目前在隧道內(nèi)第一線施工的平均循環(huán)是14分鐘。第二線，由于混凝土供應等問題，平均循環(huán)增至18分鐘。綜合，平均循環(huán)時間是16分鐘。按此計算，24小時可鋪設292m。1、結構及特點小結1、連續(xù)現(xiàn)澆混凝土道床板 優(yōu)點：縱向連續(xù)，穩(wěn)定性好；剛度均勻。 缺點：道床板內(nèi)溫度應力較大，開裂幾率增大。2、軌枕框架后壓入軌枕施工（與型雙塊式區(qū)別） 優(yōu)點：機械化程度較高，施工進度較快；不需工具軌；軌枕周圍混凝土密實性較好。 缺點：鋪設精度受軌枕框架等設備精度影響；軌枕后壓入道床，不能實現(xiàn)雙層配筋。關于鋪設精度的幾個問題：緩和曲線范圍，

4、軌枕框架內(nèi)5根軌枕不能實現(xiàn)超高線性漸變的影響? 該項誤差是目前的CRTS型雙塊式軌道和型板式軌道結構共有的。在最小曲線半徑7000m地段，最小緩和曲線長度540m，超高145mm，3.25m范圍內(nèi)的超高變化值為0.9mm。該項誤差在高速鐵路鋪設精度容許范圍之內(nèi)。另外，如采用無擋肩軌枕，WJ7型扣件配充填式無級調(diào)高墊板，該項誤差可以通過扣件消除。3、鋪設精度臺階關于鋪設精度的問題相鄰框架之間相對精度? 在軌枕框架等工裝設備誤差恒定的條件下，相鄰框架之間的誤差受支腳測量精度影響;在對支腳精度提出較高要求的條件下，這種影響較小。目前支腳的安裝誤差（方向、高程）0.5mm，相鄰支腳安裝誤差（方向、高程

5、）0.3mm。錯位曲線地段軌枕框架內(nèi)5根軌枕的圓順度? 這種誤差影響很小。在最小曲線半徑7000m的圓曲線上，5根軌枕最大內(nèi)矢為0.45mm。當曲線半徑增大，這個值更小。如果采用無級調(diào)距的WJ-7型扣件，該項誤差可以通過扣件消除。 雖然線型上存在上述臺階、錯位、折線誤差，但均能滿足高速鐵路平順性的要求。折線鄭西線試驗段實測鋪設精度鄭西線鳳凰嶺隧道內(nèi)200m試驗段軌道幾何形位檢測報告：（如下表）位于緩和曲線上，采用12.5m舊軌，現(xiàn)場鋁熱焊，在還沒有進行扣件最終的調(diào)整之前。檢測手段：聯(lián)合使用GEDO系統(tǒng)與Trimble S6全站儀。 實測數(shù)據(jù)表格中、德兩國幾何形位要求指標不一樣，我國的驗標控制的

6、指標相對來說嚴格。軌向高低水平軌距中國2mm/10m2mm/10m1mm1mm德國2mm/5m2mm/5m2mm2mm從檢測數(shù)據(jù)來看，水平偏差2mm的有10處，2mm以上的有1處；軌距的偏差2mm的有50處（17），2mm以上的有6處，主要出現(xiàn)在鋼軌接頭處。高低和軌向由于兩國測量方法不一樣，以上數(shù)據(jù)按德國測量方法處理后，有2處軌向超過2mm。以上檢測數(shù)據(jù)除個別外，基本滿足德國關于無砟軌道鋪設精度的要求。根據(jù)外方提供的資料，這個精度與德國已經(jīng)實施的精度基本相同。需要通過扣件最終調(diào)整，才能滿足我國關于高速鐵路鋪設精度的相關要求。測試數(shù)據(jù)分析3、鋪設精度道床板外形尺寸要求：序 號檢查項目允許偏差（m

7、m）合格率（）1頂面寬度1097.92中線位置23道床板頂面與承軌臺面相對高差592.74伸縮縫位置55平整度2(1m尺量)3、鋪設精度軌枕安裝尺寸要求：序號檢 查 項 目允許偏差（mm）檢驗方法合格率1軌枕間距5尺量89.62相鄰軌枕承軌臺中心高差0.5水準儀98.83軌枕承軌臺軌底坡1/351/45專用量具1004每枕兩承軌臺相對翹曲度1510mm100mm范圍內(nèi)四點誤差0.7mm專用量具100雙塊式無砟軌道每組軌枕框架（5根軌枕）之間的軌枕間距難以滿足5mm的要求。原因是軌枕框架有15mm的安裝間隙，相鄰兩個框架之間的軌枕間距誤差理論上可以達到30mm。這一精度可以通過減小這一間隙來提高

8、。3、鋪設精度小結1、各種無砟軌道結構均需通過扣件進行最終調(diào)節(jié)，CRTS型雙塊式無砟軌道鋪設精度可以滿足高速鐵路的要求。2、改進的措施和建議： 加強對工裝設備的變形檢測 （目前這一工作正在進行）加強施工過程中的質(zhì)量控制4、裂縫控制裂縫控制標準：德國AKFFV4 上表面0.5mm，有軌枕結構的自由開裂，無軌枕結構的控制性開裂； 我國目前尚無明確的規(guī)定，參考混凝土結構設計規(guī)范，對于道床板結構，溫暖地區(qū)處于二（a）類環(huán)境，寒冷和嚴寒地區(qū)處于二（b）類環(huán)境，裂縫控制寬度暫定為0.2mm。4、裂縫控制德國裂縫控制設計思路：參考公路路面的工程經(jīng)驗連續(xù)結構+中間單層配筋，0.5mm裂縫寬度60年使用壽命4、

9、裂縫控制 我國早期設計的隧道內(nèi)整體道床結構均采用每隔56m設伸縮縫的做法，隧道內(nèi)溫度條件較好，裂縫不明顯。 如果在路基上改為分塊式結構，對于裂縫控制有利，但改變了連續(xù)道床板的設計理念，對于軌道結構的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，而采取諸如支承層鑿毛等措施來增加道床板與下部連接，與分塊板自由伸縮的理念是矛盾的。4、裂縫控制 按照我國鋼筋混凝土結構設計原理，受彎構件應在受拉區(qū)配置結構鋼筋；而且采用雙層配筋較單層配筋對于裂縫控制更為有利。 對于型雙塊式軌道來說，由于采用軌枕框架后壓入軌枕施工方法，無法滿足雙層配筋的要求。從目前施工的情況來看，混凝土裂縫寬度大多數(shù)集中在0.5mm以內(nèi)，但也存在超標現(xiàn)象。從形態(tài)分

10、析，現(xiàn)場混凝土裂縫主要是由于混凝土的溫度變化或收縮引起的，屬于變形裂縫。從出現(xiàn)的位置來看，支承層假縫處反射到道床板上的裂縫較多。影響裂縫的主要原因分析及對策主要原因分析 支承層混凝土材料的強度過高，收縮量較大，而且支承層施工后，與施工道床板之間的時間間隔太短，在以上兩方面共同作用下，下部支承層帶動道床板開裂。 影響裂縫的主要原因分析及對策支承層材料 德國規(guī)定采用水硬性材料或C15混凝土，目前也傾向于采用低標號混凝土，原因是從施工情況來看，水硬性材料底層密實性不好，往往需要分兩層施工，在兩次施工時間存在一定間隔的情況下，對結構穩(wěn)定性有一定影響。 對于型雙塊式來說，特殊的是由于支承層需要固定支腳（

11、用于軌道定位），精度要求較高，采用水硬性支承層精度不易保證，支承層需采用混凝土材料。 影響裂縫的主要原因分析及對策支承層混凝土強度 德國采用C12/15，相當于我國的C15混凝土； 這里存在這樣的矛盾：一方面，混凝土等級不宜過高，等級越高，混凝土收縮量越大，支承層假縫處的裂縫寬度及對上部道床板的影響也就越大；另一方面，無砟軌道結構設計使用壽命按60年考慮，參照我國混凝土結構設計規(guī)范中耐久性有關要求，強度等級不宜過低，對應于處于二類環(huán)境下的結構，混凝土最低等級為C25、C30，當有可靠工程經(jīng)驗時可降低一個等級，也就是C20、C25。 影響裂縫的主要原因分析及對策 支承層假縫的處理每隔5.2m（8

12、根軌枕）設置假縫，且設在兩根軌枕之間，以免在軌枕側面引起開裂；原在假縫處設置300mm的PE膜隔離，反而使裂縫反射到300mm邊緣處的道床板上；建議假縫處采用瀝青密封，以隔離施工道床板的混凝土，此外在道床板兩側，密封可以避免雜物或大量雨水滲入。影響裂縫的主要原因分析及對策支承層施工后與道床板施工的時間間隔由于支承層混凝土早期收縮較大，帶動上部道床板開裂，因此，需保證支承層施工以后，到道床板施工之前應有一定的時間間隔。建議時間按1個月考慮。影響裂縫的主要原因分析及對策混凝土材料優(yōu)化混凝土配合比，減少水泥用量，采用低水化熱水泥，控制水泥比表面積?？刂频来舶寤炷翉椥阅Ａ浚灰诉^高。對于摻入具有防裂

13、功能的纖維材料，我們認為：由于連續(xù)雙塊式無砟軌道設計的理念就是自由開裂，產(chǎn)生細而密的裂縫，放散溫度應力，而采用纖維混凝土縱然可以使裂縫變稀，也就是裂縫間距加大，但開裂是連續(xù)結構固有的特點，這樣反而有使單條裂縫寬度增大的可能。影響裂縫的主要原因分析及對策施工控制控制混凝土入模溫度不超過25。支承層澆筑完成后，在2436h內(nèi)完成切縫。加強對道床板混凝土的養(yǎng)護工作，軌枕安裝、混凝土整平完成后立即噴養(yǎng)護劑，抹面完成后及時用濕土工布對道床板混凝土進行灑水覆蓋養(yǎng)護，濕潤養(yǎng)護不少于7天。灑水養(yǎng)護1天后還需采用隔熱墊覆蓋養(yǎng)護。加強混凝土的保溫措施，防止混凝土溫差裂縫。4、裂縫控制小結 由于結構本身特點，型雙塊

14、式道床板裂縫控制主要從以下幾個方面進行：支承層的材料、強度、假縫的設置、與道床板的施工時間間隔以及混凝土材料、施工控制等。德國采用的0.5mm的裂縫控制標準，能否滿足60年使用壽命的要求尚待驗證。5 改進措施雙塊式軌枕的設計改進軌枕擋肩加高10mm，增強了在扣件調(diào)高量較大時的穩(wěn)定性；在德國使用過程中，調(diào)高較大時，需要特殊設計部件進行加強，費用較高，且穩(wěn)定性也不理想。 原設計鄭西線采用50mm60mm 雙塊式軌枕的設計改進考慮到我國鋼筋生產(chǎn)的情況，對桁架鋼筋的長度進行模數(shù)設計，其長度均設計為2500mm。有利于生產(chǎn)加工，節(jié)約原材料。 原設計鄭西線采用雙塊式軌枕的設計改進加強了彎起鋼筋：將桁架鋼筋與軌枕結構鋼筋相焊接，增強了整體性，省去了原來的網(wǎng)片固定方式，便于混凝土澆筑時鋼筋網(wǎng)架的架立和定位，利于鋼筋網(wǎng)架的成形，減少了人為因素的影響，縮減工序，有效的節(jié)約了制造時間。 原設計