无砟轨道板的制作及安装方法

1.本发明属于铁路轨道技术领域，具体涉及无砟轨道板的制作及安装方法。


背景技术：

2.无砟轨道是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构，相比与有砟轨道，无砟轨道具有平顺性好，时速高等优势，是当今世界先进的轨道技术。
3.无砟轨道的核心结构是无砟轨道板，其用以支承和固定钢轨。目前，无砟轨道板通常整体采用钢筋混凝土预制或现浇而成，材料用量大，造价高。并且，现有技术的无砟轨道板中，各个承轨台独立突出于无砟轨道板表面，承轨台作为荷载传递的关键部件，直接接触并承接铁轨，属于结构薄弱环节，该部位最容易出现破损、裂缝等工程问题，而且承轨台作为无砟轨道板的一部分，一旦发生破损或者裂缝，较难修复。亟需提出一种能够有效减少钢筋混凝土的用量，同时提高结构性能的无砟轨道板的制作方法。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供无砟轨道板的制作及安装方法，能够减少钢筋混凝土的用量，同时提高结构性能。
5.本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
6.《制作方法》
7.本发明还提供一种无砟轨道板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.步骤1、将绑扎好的钢筋骨架放置在无砟轨道板模具中；无砟轨道板模具包括：底模，围绕底模四周设置、与底模共同形成模腔的侧模，沿着底模的长度方向延伸、且对称形成在底模的左、右两侧区域的两个承轨台单元槽，和沿着底模的长度方向、间隔形成在底模的中部区域上、并向上凸起的多个凸块；每个承轨台单元槽均包括多个首尾依次相连形成波浪形连续延伸结构的s形凹槽；
9.步骤2、将混凝土材料注入无砟轨道板模具进行浇筑；
10.步骤3、养护、预应力张拉，然后拆模得到无砟轨道板；
11.其中，凸块的宽度为底模宽度的1/4以上，所有凸块的总长度为底模长度的1/3以上；s形凹槽包括：与底模的长度方向相平行、且交错布设形成s形凹槽的波峰和波谷的两个横向深凹槽，将一个横向深凹槽的末端与另一个横向深凹槽的前端相连、且底面高于横向深凹槽槽底的内连接浅凹槽，和将另一个横向深凹槽的末端与相邻s形凹槽相连、且底面高于横向深凹槽槽底的外连接浅凹槽。
12.优选地，本发明所涉及的无砟轨道的制作方法，还可以具有这样的特征：在步骤1中，钢筋骨架包括：多个间隔设置、与多个凸块对应、且无钢筋的余留区域，设置在余留区域的左右两侧区域上、且沿着底模长度方向延伸的多根横向主筋，沿着底模的宽度方向延伸、连接左右两侧区域的多根纵向主筋，设置在余留区域的间隔位置上、倾斜连接左右两侧区域的多根x形加强筋，以及将这些钢筋绑扎的绑扎构件。
13.优选地，本发明所涉及的无砟轨道的制作方法，还可以具有这样的特征：在步骤1中，在s形凹槽上还形成有多个定位销，定位销与钢轨扣件的安装结构相对应。
14.优选地，本发明所涉及的无砟轨道的制作方法，还可以具有这样的特征：在步骤1中，凸块的两侧分别与左右两个承轨台单元槽相对向的波峰内侧区域相对应。
15.优选地，本发明所涉及的无砟轨道的制作方法，还可以具有这样的特征：凸块的横截面为平行六边形，凸块的三个相邻边分别与承轨台单元槽形成波峰的三个相邻边平行。
16.优选地，本发明所涉及的无砟轨道的制作方法，还可以具有这样的特征：凸块的宽度为底模宽度的1/3以上，所有凸块的总长度为底模长度的1/2以上。
17.《安装方法》
18.进一步，本发明还提供一种无砟轨道板的安装方法，将无砟轨道板安装至底座部上形成无砟轨道，其特征在于，如下步骤：
19.步骤i、采用上文《制作方法》中任意一项所描述的制作方法预制得到无砟轨道板，无砟轨道板包括：具有与多个凸块相对应的多个镂空槽的轨道板主体，和与两个承轨台单元槽分别对应、沿着列车行驶方向延伸、且分别位于镂空槽左右两侧外围区域的两个承轨台单元；每个承轨台单元均包括多个与s形凹槽相对应、首尾依次相连形成波浪形连续延伸结构的s形承轨台；s形承轨台包括：与两个横向深凹槽相对应、与列车行驶方向相平行、且交错布设于钢轨两侧的两个挡肩，与内连接浅凹槽相对应、用于承载钢轨、并将一个挡肩的末端与另一个挡肩的前端相连形成承轨槽的内连接板，和与外连接浅凹槽相对应、用于承载钢轨、并将另一个挡肩的末端与相邻s形承轨台相连形成承轨槽的外连接板；s形承轨台通过两个挡肩和内外连接板两两相连，且多个s形承轨台依次首尾相连形成波浪形连续延伸的承轨台单元，具有更好的整体性，结构更为可靠，稳定性进一步得到提升；
20.步骤ii、将无砟轨道板移动至底座部上方，在侧边安装精调爪，使无砟轨道板架设在底座部上、与底座部的上表面保持预定间距、并且底面覆盖底座部上的一组限位结构(凹槽)；
21.步骤iii、在无砟轨道板和底座部的四周采用钢模板粘贴透气模板布封边，并设置排气孔；
22.步骤iv、形成自密实混凝土层，将无砟轨道板与底座部固定相连；具体为：采用可拆卸的成型盖板配合镂空槽形成自密实混凝土层的顶部凸板，成型盖板的下部的横截面形状与镂空槽形状和尺寸相匹配、上部架设在镂空槽上、使下部底面高于镂空槽底面一定距离；在至少一个成型盖板中设置灌浆通道形成灌浆口；成型盖板与灌浆口均为透明结构；通过灌浆口灌注混凝土，直至成型盖板底部填充满混凝土，拆除成型盖板与灌浆口；完成养护后，拆除钢模板和精调爪；
23.步骤v、安装钢轨，将两根钢轨分别吊放到两个承轨台单元上形成的两排承轨槽中，用扣件将钢轨与承轨槽可拆卸式固定相连。
24.优选地，本发明所涉及的无砟轨道板的安装方法，还可以包括：步骤vi、将与镂空槽上部开口相匹配的上盖板可拆卸地盖设在镂空槽上。
25.优选地，本发明所涉及的无砟轨道板的安装方法，还可以包括：步骤vii、在上盖板和顶部凸板与镂空槽共同围成的轨道板空腔内填充一定级配的颗粒材料形成颗粒阻尼器。在轨道板空腔内填充了颗粒材料后，还可以大大降低振动，有效提升减震降噪效果。也就是
说，不论是否放置颗粒材料本发明无砟轨道板的结构都能够获得更好的效果，但放置颗粒材料后减震降噪效果更好。
26.优选地，本发明所涉及的无砟轨道板的安装方法，还可以具有这样的特征：在步骤vii中，在相邻轨道板空腔内填充不同级配或者不同成分的颗粒材料形成具有不同阻尼性能的颗粒阻尼器。
27.发明的作用与效果
28.根据本发明提供的无砟轨道板的制作方法和安装方法，无砟轨道板模具中多个凸块对应形成无砟轨道板上的多个镂空槽，凸块的宽度为底模宽度的1/4以上，所有凸块的总长度为底模长度的1/3以上，能够有效减少钢筋混凝土的用量，同时配合特殊的s型承轨台，在大幅减少钢筋混凝土用量的同时，不仅不会降低轨台结构性能，反而大大提升了结构性能，经试验在同等条件下本发明的无砟轨道比现有技术中无砟轨道的沉降和侧移均显著减小。
附图说明
29.图1是本发明实施例涉及的无砟轨道板模具的结构示意图；
30.图2是本发明实施例涉及的无砟轨道板模具的剖视图(宽度方向)；
31.图3是本发明实施例涉及的无砟轨道板模具的剖视图一(长度方向)；
32.图4是本发明实施例涉及的无砟轨道板模具的剖视图二(长度方向)；
33.图5是本发明实施例涉及的钢筋骨架的结构示意图；
34.图6是本发明实施例涉及的拆模后得到的无砟轨道板的结构示意图；
35.图7是本发明实施例涉及的无砟轨道板移动至底座部上方安装精调爪后的结构示意图；
36.图8是本发明实施例涉及的将无砟轨道板压紧、封边并安装了成型盖板及灌浆通道后的结构示意图；
37.图9是本发明实施例涉及的四个成型盖板及灌浆通道的结构示意图；
38.图10是本发明实施例涉及的无砟轨道板安装好后(形成了无砟轨道)的结构示意图一；
39.图11是本发明实施例涉及的无砟轨道板安装好后的结构示意图二；
40.图12是本发明实施例涉及的无砟轨道的分解图；
41.图13是本发明实施例涉及的无砟轨道省略了钢轨部后在长度方向上的剖视图；
42.图14是图13中上半部分结构的剖示图；
43.图15是图13中下半部分结构的剖示图；
44.图16是本发明实施例涉及的轨道板部和底座部的嵌合关系示意图；
45.图17是本发明实施例涉及的不同轨道的结构对比图，其中(a)为x轨枕的无砟轨道，(b)为本发明无砟轨道，(c)为现有技术无砟轨道；
46.图18是本发明实施例涉及的不同轨道的路基沉降量对比图；
47.图19是本发明实施例涉及的不同轨道的轨枕侧移曲线对比图；
48.图20是本发明实施例涉及的轨道板空腔内容纳颗粒材料形成颗粒阻尼器后的结构示意图；
型式进行绑扎，保证相邻钢筋之间不发生相对滑动。扎丝的端头应弯向钢筋骨架内部，防止扎丝侵入保护层。无砟轨道板模具100使用前，应用专门清模工具将模板上残留的灰渣和污物等杂物一并清除。模板的各个部位清理干净之后，可均匀且全面地将脱模剂涂刷在模板所有与混凝土的接触面上。将预埋套管放置在模具定位销上，用手向下按压，使套管大部分套在定位销103b，上，并与承轨面大致垂直，然后用橡胶锤敲击套管顶端，使套管牢固安装在定位销103b，上，并与承轨面无可见缝隙。在定位销上安装套管，是为了方便之后浇筑完混凝土拆模，制成承轨台上安装扣件的孔洞。吊装钢筋骨架至模具内：钢筋骨架200吊装必须使用专用吊具，施吊前必须对吊具等进行认真检查。将钢筋骨架200放于底模101上，骨架如有偏斜、扭曲，应进行调整。张拉杆安装：张拉杆安装时，两个人分别站立在预应力钢筋两端头，先手动将钢筋旋入张拉杆内1～2厘米，然后一端用扳手固定张拉杆，另一端用电动扳手拧紧。
62.步骤2、将混凝土材料注入无砟轨道板模具100进行浇筑。
63.混凝土搅拌后，通过料斗轨道运输车和行车运输到无砟轨道板模具100进行浇筑，并采用高频振动等设备对混凝土进行密实。混凝土分两层浇筑，由一端向另一端逐步进行，第一层浇筑至上层钢筋顶面后人工辅助整平，开启附着式高频振动器至表面显现浮浆，再用第二层补满，开启附着式振动器，以表面基本无气泡冒出为宜。混凝土抹面后采用硬毛刷进行横向拉毛。
64.步骤3、按规范进行养护、预应力张拉，然后拆模得到图6所示的无砟轨道板300。
65.蒸汽养护：为快速达到拆模强度，无砟轨道板混凝土的前期养护，采用蒸养。无砟轨道板混凝土蒸汽养护采用自动温控设备。
66.预应力放张：按规范，通过张拉控制系统对张拉杆进行同步张拉，先横向后纵向，横向逐根张拉，纵向先下后上、先内后外。
67.拆模：首先用电动扳手松动张拉杆，再电动扳手依次拆除侧模102与底模101的连接螺栓，然后打开侧模102，采用4点支撑，用千斤顶将轨道板顶起，再用行车吊起轨道板进行脱模。
68.轨道板封锚存放：起吊处的轨道板放到横移运输车上，横移到钢筋车间，在调运到封锚区存放，封锚的步骤为：清理锚穴
→
涂刷界面剂
→
搅拌封锚砂浆
→
封锚
→
涂刷养护剂。按规范，封锚后轨道板静置2小时后方可移入水养池，进行水中养生，养生水温不低于10℃。
69.如图7～17所示，本实施例中进一步提供无砟轨道板的安装方法，能够将无砟轨道板300安装至底座部400上形成无砟轨道500，包括如下步骤：
70.步骤i、采用上文无砟轨道板的制作方法预制得到无砟轨道板300，无砟轨道板300包括轨道板主体301和两个承轨台单元302。
71.轨道板主体301具有与四个凸块104相对应的四个镂空槽301a。
72.两个承轨台单元302与两个承轨台单元槽103分别对应，沿着列车行驶方向延伸，且分别位于镂空槽301a左右两侧外围区域。每个承轨台单元302均包括多个与s形凹槽103a相对应，且首尾依次相连形成波浪形连续延伸结构的s形承轨台302a。s形承轨台302a包括挡肩302a-1、内连接板302a-2、外连接板302a-3。两个挡肩302a-1与两个横向深凹槽103a-1相对应、与列车行驶方向相平行、且交错布设于钢轨两侧。内连接板302a-2与内连接浅凹槽103a-2相对应、用于承载钢轨、并将一个挡肩302a-1的末端与另一个挡肩302a-1的前端相
连形成承轨槽。外连接板302a-3与外连接浅凹槽103a-3相对应、用于承载钢轨、并将另一个挡肩302a-1的末端与相邻s形承轨台302a相连形成承轨槽。
73.步骤ii、将无砟轨道板300移动至底座部400上方，在侧边安装精调爪，使无砟轨道板300架设在底座部400上，与底座部400的上表面保持预定间距(以便形成自密实混凝土)，并且底面覆盖底座部400上的一组限位结构(图7中所示的两个矩形凹槽)。
74.本实施例中，底座部400沿着列车行驶方向延伸，它包括混凝土基底401、底座402和弹性垫层403。如图12～13和15～16所示，底座402上沿着长度方向(列车行驶方向)间隔设有两个限位凹槽402a，底座402包括混凝土底座402-1和隔离层402-2。本实施例中，限位凹槽402a为向上开口、截面为矩形的长方体凹槽。混凝土底座402-1长度为5.6m，宽度为2.9m，厚度为0.2m，混凝土底座402-1为现浇，浇筑在混凝土基底上401，并通过与混凝土基底401植筋进行锚固。隔离层402-2铺贴于混凝土底座402-1上表面，铺贴材料为4mm的土工布。
75.弹性垫层403设置在限位凹槽402a内。本实施例中，弹性垫层403为铺贴于限位凹槽402a四侧壁及底壁内表面的橡胶垫。在宽度方向(垂直于列车行驶方向)上间隔设置的一对弹性垫层403和限位凹槽402a形成了底座部400上的一组限位结构。
76.如图7所示，本实施例中，将无砟轨道板300移动到要铺设的底座部400上方，并缓缓下降，放置4个临时方木支撑a，人工配合铺设到位。在每一个待调板的左右两侧，安装智能自动化、数控精调爪b。精调爪b安装完成后，把临时方木支撑a取出，通过精调爪b对无砟轨道板300位置进行精调。
77.步骤iii、如图8所示，在无砟轨道板300和底座部400的四周采用钢模板c粘贴透气模板布封边，并设置排气孔d。
78.轨道板压紧和封边：精调完成后设置轨道板压紧装置e，压紧时采用扭力扳手进行调节，确保无砟轨道板300受力均匀，四周采用钢模板粘贴透气模板布封边。钢模板上设置排气孔d。
79.步骤iv、形成图12和16所示的自密实混凝土层303，将无砟轨道板300与底座部400固定相连。具体为：采用四个可拆卸的成型盖板105配合镂空槽301a形成自密实混凝土层303的四个顶部凸板303a。成型盖板105的下部的横截面形状与镂空槽301a形状和尺寸相匹配，上部尺寸更大，架设在镂空槽301a上，使下部底面高于镂空槽301a底面一定距离(对应顶部凸板303a的厚度)；在中间两个成型盖板105中均设置灌浆通道106形成灌浆口，灌浆通道106的出口端从上至下贯穿成型盖板105；成型盖板105与灌浆通道106均为透明结构；通过灌浆口灌注混凝土，直至成型盖板105底部填充满混凝土，拆除成型盖板105与灌浆通道106；完成养护后，拆除钢模板c和精调爪b。
80.润湿：轨道板枪预湿采用旋转喷嘴施工，分别从四个镂空槽301a深入轨道板进行雾状喷射，使表面稍微润湿。湿润完毕后，将成型盖板105与灌浆通道106放置在镂空槽301a内。成型盖板105与灌浆通道106均采用亚克力材料，透明可见。
81.自密实混凝土灌注：混凝土灌注采用罐车运送，从两灌浆盖板圆筒灌注自密实混凝土，当眼见成型盖板105底部充满混凝土时，完成灌注作业，拆除成型盖板105与灌浆通道106，使钢模板c包围的四周形成混凝土填充层。收集排气孔d溢出的混凝土，之后可用于附属工程。
82.成型盖板105下部升入镂空槽301a中190mm，镂空槽301a深度为210mm，成型后凸板303a厚度为20mm。
83.自密实混凝土入模前，应检测混凝土拌合物的性能，只有在满足要求时方可灌注，混凝土灌注速度不宜过快，应保证下料的连续性和混凝土拌合物在轨道板下的满空间连续流动，随时检查混凝土在轨道板下的流动情况，当流动情况不良时，及时调整混凝土下料速度。
84.混凝土养护及拆模：混凝土灌注完成后，养护时间不小于三天，自密式混凝土终凝后方可拆除压紧装置e、钢模板c和精调爪d。模板拆除完成后，用土工布将自密实混凝土表面四周包裹，洒水湿润养护。
85.步骤v、安装钢轨：如图10～12所示，将两根钢轨601分别吊放到两个承轨台单元302上形成的两排承轨槽中，用扣件602将钢轨601与承轨槽可拆卸式固定相连。
86.安装扣件与钢轨：采用龙门吊将两根钢轨601分别吊放到两排承轨槽中，检查枕位是否准确，钢轨601两端是否齐平，纵向位置是否均匀，之后再将扣件602安放到位。
87.步骤vi、将与镂空槽301a上部开口相匹配的上盖板304可拆卸地盖设在镂空槽301a上。本实施例中，上盖板304截面形状与镂空槽301a一样，上盖板304的外层材料为混凝土，内层(作为轨道板空腔的上表面)为弹性垫层。
88.步骤vii、在上盖板304和凸板303a与镂空槽301a共同围成的轨道板空腔内填充一定级配的颗粒材料形成颗粒阻尼器。
89.颗粒阻尼器安装：在最后浇筑完成后的四个轨道板空腔内形成颗粒阻尼器，颗粒阻尼器由一定数量不同的散体道砟组成，按照一定级配直接填充在轨道板空腔内，最后在空腔上方安装上盖板304。通过颗粒与颗粒之间以及颗粒与空腔内壁之间的不断碰撞和摩擦耗散振动能量，进行减振。
90.如图10～16所示，通过以上制备及安装方法形成的无砟轨道包括底座部400、无砟轨道板300以及钢轨部500。
91.无砟轨道板300包括自密实混凝土层303、轨道板主体301、两个承轨台单元302、四个上盖板304。
92.自密实混凝土层303的底部设有两个底盘凸起303b，顶部设有沿着列车行驶方向间隔布设的四个顶部凸板303a。两个底盘凸起303b为长方体状，且分别与两个限位凹槽402a匹配嵌合。每个顶部凸板303a均为平行六边形板状结构。
93.本实施例中，自密实混凝土层303为现浇混凝土结构，其总体长度为5.6m，宽度为2.5m，厚度为0.1m，底盘凸起303b向下突出0.1m，与混凝土底座402-1的限位凹槽402a嵌合，顶部凸板303a向上突出0.02m。
94.轨道板主体301具有与四个顶部凸板303a相对应的四个镂空槽301a。每个镂空槽301a上下贯通，且与列车行驶方向相平行的截面为平行六边形。
95.四个上盖板304分别盖设在四个镂空槽301a上。
96.上盖板304和顶部凸板303a分别作为镂空槽301a的上、下盖与镂空槽301a共同围成轨道板空腔k，在轨道板空腔k内为空气，不容纳任何材料。轨道板空腔k与列车行驶方向相平行的截面为平行六边形，且该平行六边形沿着轨道板主体301的轴线(与列车行驶方向平行)左右对称，每一侧都包括平行六边形的三个相邻边，包括两条斜边k1～k2(长边)和一
条平行于轴线的平行边k3(连接边)，两条斜边与平行边的夹角均为157.5
°
。轨道板空腔k内部的上下高度为轨道板主体301厚度的1/2以上；轨道板空腔k的长度为左右两排钢轨601间距的2/3以上。
97.本实施例中，轨道板主体301设有横向主筋202、纵向主筋203、x形加强筋204、箍筋205和门型钢筋206，左右两侧各均布设置四根横向主筋202，八根横向主筋202通过箍筋205绑扎一起。前后两端区域设置十根纵向主筋203，两端各均匀布置五根，轨道板空腔k中间三个实心区域设置有多根纵向主筋203，每个实心区域均匀布置4根，两端及中间每块区域纵向主筋203通过箍筋绑扎一起。轨道板主体301每个间隔之间额外设置八根x形加强筋204，左右两排分别设置四根，加强筋两两之间交叉呈x形夹角为45
°
，且每根加强筋平行于承轨台斜边。轨道板主体301底部设置门型钢筋206，门型钢筋206与横向主筋202、纵向主筋203之间绑扎搭接，并向下沿伸自轨道板主体301底面以下0.1m。
98.两个承轨台单元302沿着列车行驶方向延伸，且分别位于轨道板空腔k左右两侧外围区域上方。两个承轨台单元302相互对向的内侧、相对于轨道板空腔k凹陷(波浪形结构中弯曲成开口朝向轨道板空腔k)的部分分别与轨道板空腔k的左右两侧对应；两个承轨台单元302相互对向的内侧、相对于轨道板空腔k凸出(波浪形结构中弯曲成开口背对轨道板空腔k)的部分，分别与两个轨道板空腔k之间的间隔区域的左右两侧对应。每个承轨台单元302均包括多个首尾依次相连形成波浪形连续延伸结构的s形承轨台302a。
99.s形承轨台302a包括两个挡肩302a-1、内连接板302a-2、外连接板302a-3。两个凸起的挡肩302a-1与列车行驶方向相平行、且交错布设于钢轨601两侧。内连接板302a-2用于承载钢轨601，并将一个挡肩302a-1的末端与另一个挡肩302a-1的前端相连形成承轨槽。外连接板302a-3用于承载钢轨601、并将另一个挡肩302a-1的末端与相邻s形承轨台302a相连形成承轨槽，承轨槽向内坡度为1：40。内连接板302a-2与外连接板302a-3均与列车行驶方向相倾斜，且倾斜角(图12中连接板与水平向左方向形成的夹角)分别为67.5
°
和112.5
°
；内连接板302a-2与外连接板302a-3之间夹角为45
°
。内连接板302a-2、挡肩302a-1、外连接板302a-3分别与轨道板空腔k六边形的三个相邻边k1～k3相平行。
100.钢轨部600包括两排钢轨601和多组扣件602。两排钢轨601分别架设在两个承轨台单元302上，位于轨道板空腔k两侧外围区域的上方。每组扣件602将一个s形承轨台302a与钢轨601可拆卸式固定相连。
101.如图17～19所示，为了验证本发明所得到的上述无砟轨道板和无砟轨道的性能，采用本发明制作的无砟轨道板与具有x轨枕的轨道板和现有技术无砟轨道板分别形成无砟轨道，在同等条件下(仅无砟轨道板不同)，进行比较，从图中可以看出，本发明无砟轨道的沉降比现有技术无砟轨道和具有x轨枕的无砟轨道分别小约22％和58％左右；本发明无砟轨道的中钢轨的侧移要比现有技术无砟轨道和具有x轨枕的无砟轨道分别小75％和68％左右。
102.如图20所示，轨道板空腔k内填充了颗粒材料g形成颗粒阻尼器后，确实能够减小振动。并且，如图21所示，颗粒填充率控制在50～60％范围内，减振效果最好。
103.以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的无砟轨道板300的制作及安装方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充
或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。