用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕及施工方法与流程

本发明涉及高速铁路无砟轨道混凝土的施工技术。

背景技术：

高速铁路普遍采用无砟轨道，这是一种高稳定性、高平顺性和少维修的轨道结构，具有混凝土结构的特征。但是无砟轨道的整体道床板在施工阶段及运营过程中，混凝土开裂是极难控制的问题，特别是在我国西北地区这一问题更加突出。因为整体道床板本身就相当于体表比较小的钢筋混凝土板，再加上西北地区干旱、大风以及昼夜温差大的特点，都对混凝土在凝结硬化初期的收缩和后期干缩以及由此导致的混凝土开裂产生较大的影响。对于现阶段采用的方端型轨枕而言，由于其角部的倒角半径太小，极易导致整体道床板混凝土由于凝结硬化初期的收缩和后期的混凝土干缩而在轨枕角部形成应力集中，从而造成整体道床板在轨枕角部产生八字形开裂。这种开裂会使整体道床的承载力和耐久性下降。严重时甚至会出现由于混凝土开裂而将整体道床拆除重新返工的现象。

砼是混凝土的缩写。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕及施工方法。

本发明是用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕及施工方法，用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕，对于轨枕结构的角部，采用大半径倒角的轨枕倒角部位1，倒角部位相当于四分之一个圆台；倒角部位侧面的坡度与轨枕结构中间段2及轨枕端部倒角之间部位3的侧面坡度一致；在轨枕外侧设置第一防裂钢筋4或者第二防裂钢筋5；第一防裂钢筋4沿轨枕外侧布置成封闭的环状，第二防裂钢筋5仅在轨枕端部和与其相连的轨枕结构中间段2的预定范围内布设成环形；在防裂钢筋的顶部设置保护层6，保护层6的厚度为钢筋最外边缘至整体道床板7的上表面的最短距离c₁，根据相关规范的规定，按照整体道床板所处碳化环境作用等级的不同，分别取其最小保护层厚度值；防裂钢筋与轨枕之间设置净间距8，净间距8的值为c₂；第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的公称直径均为d₁，外径均为d₂，则第一防裂钢筋4或者第二防裂钢筋5的内侧净距l₃、l₄及倒角部位防裂钢筋的圆弧内侧半径r₂按下式计算：

式中：l₁ - 轨枕顶部长边长度，l₂ - 轨枕顶部短边长度，l₃ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的长边内侧净距，l₄ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的短边内侧净距，c₁ –第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的最外边缘至整体道床板7上表面的最短距离，c₂ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5与轨枕之间的净间距值，c₃ -轨枕顶面高于整体道床板7的顶面的竖向高度，d₂ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的外径，i₁ - 圆台侧面的坡度，r₁ - 倒角部位圆台顶部半径，r₂ - 倒角部位防裂钢筋圆弧内侧半径。

对于轨枕内部的钢筋布置构造，按照相关铁路工程建设通用参考图中的SK-1型枕进行设计。

用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕的施工方法，其步骤为：

（1）轨枕模具的制作：轨枕模具应结合轨枕倒角部位1、轨枕结构中间段2以及轨枕端部倒角之间部位3的形状进行制作；

（2）将轨枕内部的钢筋及轨枕间连接的桁架钢筋按照相关铁路工程建设通用参考图中的SK-1型轨枕的设计钢筋进行加工生产，然后按设计要求进行绑扎；

（3）浇筑轨枕混凝土，并及时进行养护；待混凝土达到要求龄期和强度后对轨枕进行脱模反转，并安装相关扣件；

（4）整体道床板7的钢筋按设计图纸进行加工；摆放好整体道床板7的底层钢筋后，进行轨排组装，并进行工具轨道的粗调；

（5）进行整体道床板7的钢筋绑扎，绑扎时注意钢筋的绝缘；钢筋绑扎完进行模板的安装和工具轨道的精调；

（6）第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5按照专利的要求进行制作和安装；进行安装时，可采取绑扎、点焊以及加焊连接钢筋措施，以保证第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5位置的准确性；防裂钢筋在混凝土浇注前应安装固定牢固，同时要严格执行防裂钢筋与整体道床内其他钢筋的绝缘要求；

（7）进行整体道床板7的混凝土浇筑，待混凝土初凝后，松动轨枕与工具轨之间的连接；

（8）待混凝土终凝后，拆卸模板、工具轨，同时注意继续对混凝土进行养护，直至混凝土达到规定的龄期和强度。

本发明的有益效果是：轨枕结构端部采用大半径倒角，可有效避免现阶段应用的方形小半径倒角轨枕的倒角部位对整体道床板混凝土造成的应力集中现象，从而可有效地减小混凝土八字形裂缝开展的几率。增加防裂钢筋，可进一步控制八字形裂缝的开展。本发明的结构形式比较简单，实用性强，可以有效地控制整体道床板八字形裂缝的开展，而且不会产生环境污染，经济效益显著。

附图说明

图1是大半径倒角轨枕与环形防裂钢筋立体图，图2是环形防裂钢筋平面图，图3是大半径倒角轨枕与轨端防裂钢筋立体图，图4是轨端防裂钢筋平面图，图5是防裂钢筋布置横断面图，图6是防裂钢筋布置纵断面图。

具体实施方式

本发明是用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕，对于轨枕结构的角部，采用大半径倒角的轨枕倒角部位1，倒角部位相当于四分之一个圆台；倒角部位侧面的坡度与轨枕结构中间段2及轨枕端部倒角之间部位3的侧面坡度一致；在轨枕外侧设置第一防裂钢筋4或者第二防裂钢筋5；第一防裂钢筋4沿轨枕外侧布置成封闭的环状，第二防裂钢筋5仅在轨枕端部和与其相连的轨枕结构中间段2的预定范围内布设成环形；在防裂钢筋的顶部设置保护层6，保护层6的厚度为钢筋最外边缘至整体道床板7的上表面的最短距离（c₁），根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）中的相关规定，按照整体道床板所处碳化环境作用等级的不同，分别取其最小保护层厚度值；防裂钢筋与轨枕之间设置净间距8，净间距8的值为c₂；第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的公称直径均为d₁，外径均为d₂，则第一防裂钢筋4或者第二防裂钢筋5的内侧净距l₃、l₄及倒角部位防裂钢筋的圆弧内侧半径r₂按下式计算：

式中：l₁ - 轨枕顶部长边长度，l₂ - 轨枕顶部短边长度，l₃ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的长边内侧净距，l₄ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的短边内侧净距，c₁ –第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的最外边缘至整体道床板7上表面的最短距离，c₂ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5与轨枕之间的净间距值，c₃ -轨枕顶面高于整体道床板7的顶面的竖向高度，d₂ -第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的外径，i₁ - 圆台侧面的坡度，r₁ - 倒角部位圆台顶部半径，r₂ - 倒角部位防裂钢筋圆弧内侧半径。

对于轨枕内部的钢筋布置，按照《CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道双块式轨枕结构设计通用图》（通线[2011]2351- Ⅰ）中的SK-1型枕进行设计，不进行改动。

以上所述的用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕，第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5采用带肋钢筋，其公称直径d₁ 的取值范围为14mm~20mm。

以上所述的用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕，第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5的保护层6的厚度c₁在碳化环境作用等级为T2时，取35mm；在碳化作用等级为T3时，取45mm。

以上所述的用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕，第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5与轨枕之间的净间距值c₂取值范围为20mm~30mm。

以上所述的用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕，轨枕倒角部位1的圆台顶部的半径r₁一般不小于80mm。

用于无砟轨道砼裂缝控制的大半径倒角轨枕的施工方法，其步骤为：

（1）轨枕模具的制作：轨枕模具应结合轨枕倒角部位1、轨枕结构中间段2以及轨枕端部倒角之间部位3的形状进行制作；

（2）将轨枕内部的钢筋及轨枕间连接的桁架钢筋按照《CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道双块式轨枕结构设计通用图》（通线[2011]2351- Ⅰ）中的SK-1型轨枕的设计钢筋进行加工生产，然后按设计要求进行绑扎；

（3）浇筑轨枕混凝土，并及时进行养护；待混凝土达到要求龄期和强度后对轨枕进行脱模反转，并安装相关扣件；

（4）整体道床板7的钢筋按设计图纸进行加工；摆放好整体道床板7的底层钢筋后，进行轨排组装，并进行工具轨道的粗调；

（5）进行整体道床板7的钢筋绑扎，绑扎时注意钢筋的绝缘；钢筋绑扎完进行模板的安装和工具轨道的精调；

（6）第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5按照专利的要求进行制作和安装；进行安装时，可采取绑扎、点焊以及加焊连接钢筋措施，以保证第一防裂钢筋4、第二防裂钢筋5位置的准确性；防裂钢筋在混凝土浇注前应安装固定牢固，同时要严格执行防裂钢筋与整体道床内其他钢筋的绝缘要求；

（7）进行整体道床板7的混凝土浇筑，待混凝土初凝后，松动轨枕与工具轨之间的连接；

（8）待混凝土终凝后，拆卸模板、工具轨，同时注意继续对混凝土进行养护，直至混凝土达到规定的龄期和强度。

工程实例：西北地区某铁路客运专线采用整体道床板的形式，取某一区段的整体道床采用大半径倒角轨枕，轨枕的结构形式参考《CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道双块式轨枕结构设计通用图》（通线[2011]2351- Ⅰ）中的SK-1型轨枕。采用的大半径倒角轨枕顶部长边长度为806mm，轨枕顶部短边长度为296mm，倒角部位圆台顶部半径为80mm，轨枕高度为170mm，轨枕侧面坡度为9:1，防裂钢筋采用在轨枕外侧布设成环状的钢筋，钢筋采用公称直径16mm的带肋钢筋，整体道床所处的碳化环境作用等级为T2，保护层厚度取35mm；防裂钢筋与轨枕之间的净间距值取25mm。对无砟轨道的整体道床板八字形裂缝的控制起到了良好的效果。