无砟轨道简介.ppt

无砟轨道新技术 第四章 第一节无砟轨道技术特点第二节无砟轨道精密测量及沉降评估第三节水泥乳化沥青沙浆施工技术要点第四节高速道岔铺设技术要点 第一节无砟轨道技术特点 客运专线轨道是保证列车高速运行的寄出 为达到这个目的 要求轨道具有极好的平顺性 稳定性和连续均匀的弹性 由于轨道变形和轨道病害与轮轨相互作用所产生的附加荷载形成恶性循环 因此 微小的轨道病害如果得不到及时整治 都会导致列车经过此处时轮轨动荷载增加 并进一步加速病害的发展和恶化 给维持行车带来很大困难 一 客运专线铁路轨道的高平顺性 高速铁路综合技术研究资料表明 列车高速运行时 轮轨相互作用力随列车速度的增大而增大 速度越高对轨道的平顺性要求越高 思考 要清楚为什么要修建客运专线 也就是为什么要客货分离 一 客运专线铁路轨道的高平顺性要求1 钢轨的原始平直度公差要小2 焊缝的几何尺寸公差要小3 道岔区不能有接头轨缝和有害空间4 轨面 轨向 轨距等局部孤立偏差的幅值要控制在规定的范围内5 敏感波长和周期性不平顺的幅值要小 车辆行走的轨迹表现为蛇形运动 谈谈周期性不平顺问题 车辆蛇形运动是由轮轨之间的接触方式而产生的 如下图所示 车轮延轨面的横向爬上爬下 造成车辆左右摆动 是的列车运行的轨迹呈现蛇形 上下爬行 轨道结构本身存在各种不平顺 导致一些敏感波长的出现 在下面的图中 图A是由图B中的7条简谐波叠加而成 也就是说 复杂波动 简谐波1 简谐波2 简谐波N 由于制造工艺或铺设工艺以及长期运行等原因 钢轨的轨面或轨间距或线路中心线总是不可避免地存在随机性不平顺 这些随机性不平顺意味着多种周期性的变化 也就是说存在多种不平顺波形 每个波形都有自己的波长 这时要特别敏感波长的存在与影响 所谓敏感波长就是该周期性不平顺的波长正好与车辆蛇形运动的波长相同或接近 这将会造成车辆蛇形运动的幅值增大 使得车辆在运行中横向摆动过大 如果敏感波长所对应的周期与桥梁振动的周期相同或接近 还会造成桥梁横向振动幅度过大 从而威胁车辆行驶的安全性 二 保证客专轨道高平顺性必须满足的条件1 路基必须具备高平顺性和高稳定性首先 路基必须严格控制工后沉降 其次 要严格控制路基的不均匀沉降 在100m范围内的路基不均匀沉降 将直接造成幅值较大的轨道长波高低不平顺 更短范围内的路基不均匀沉降 将直接造成路基的稳固和安全 第三 要控制路基的初始不平顺 这是由于路基的初始不平顺过大 将导致道床厚度不均 道床弹性和残余变形积累不均匀 也会逐渐形成轨道的中长波不平顺 2 桥梁动态性能必须满足高平顺性要求客专桥梁 包括梁体和桥墩 必须具备足够的横向 竖向 纵向和扭转刚度 对于多跨等距长桥要严格控制动挠度形成的周期性不平顺 应避开敏感波长 尤其要避免形成最不利周期性轨道不平顺 此时 采用小跨度 大刚度 不等距桥梁梁跨设计比较容易满足平顺性条件 3 道床质量必须满足高平顺性要求道床必须选用硬质 耐磨的道碴 如特级道砟或一级道砟 并在铺枕前整平压实 确保振捣后的道砟密度达到1 75以上 这对于保证平顺性 提高开通速度 减少道床残余变形积累 降低轨道的养护维修工作量非常有效 4 严格控制轨道的初始不平顺轨道初始不平顺是运营后各种轨道不平顺发生 发展和恶化的根源 若不进行严格控制 将造成运营过程中难以处置的后患 根据欧洲的研究 轨道初始不平顺对以后轨道长期的平顺性状态和维修工作量有决定性影响 初始状态好的轨道 维修周期长 能长期保持良好的水平 初期状态不好的轨道 不仅维修周期短 增加维修作业次数也很难改变轨道初期 先天 的不良水平 因此 要提高轨道的铺设精度标准 严格控制轨道的初始不平顺 无砟轨道是一种少维修的轨道结构 它利用成型的组合材料代替道砟 将轮轨力分布并传递到下部支撑结构上 无砟轨道结构上具有连续 平顺 稳定 耐久和少维修的性能 能够满足铁路行车安全 乘车舒适和运行准点的要求 二 无砟轨道设计技术要求 一 一般要求1 轨道结构的基础必须稳定2 曲线超高应根据曲线半径和区段列车运行速度设定 3 钢轨支点间距 650mm 一般宜采用625mm 1600支点 km 4 混凝土结构设计使用年限不小于60年 二 无缝线路设计原则1 一次性铺跨区间无缝线路我国铁路的区间长度一般为1000 2000m 目前我国客专线路都采用了跨区间的无缝长钢轨 当然都是由500m的长轨条焊接而成 铁路设置区间是为了掌握和控制列车的运行 防止发生追尾事故 对于速度为250 350km h的客运线路来说 1000m和2000m的区间通过时间分别为10 14 4s和20 29 9s 所以随时掌握前后两列车的运行便显得极为重要 3 单元轨节 即一次锁定的连续轨条 的端点不得设在过渡段范围及不同轨下基础的交界处4 隧道内距洞口200m范围内的设计锁定轨温宜与两端区间的无缝线路一致这是根据洞内 外轨温差范围以及无砟轨道线路阻力确定的 一根长10km的无缝钢轨 相对于锁定温度变化40度时 长度变化达470cm 如果无缝钢轨长50km 变化量将达到2350cm 如果把钢轨两端固定起来 不让它自由伸缩 那么当轨温变化时 钢轨就受了力 内部就憋了一股劲儿 这个力是由轨温变化引起的 故叫做温度力 具体地说也就是无缝线路经锁定后 夏天温度升高时 钢轨要伸长 但受到约束不能够伸长 内部产生压力 冬天温度降低了 钢轨要缩短 但受到约束也不能够缩短 内部产生拉力 正因为在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道 限制了钢轨的自由伸缩 钢轨才被牢牢锁定在了轨枕上 钢轨才能受到如此大了温度力而不变形 这就是无缝线路的基本原理 三 无砟轨道结构型式1 板式轨道结构 板式轨道分普通型和减振型 减振型的结构除在轨道板底面设置弹性垫层外 其余与普通型相同 2 双块式无砟轨道结构 3 轨枕埋入式无砟轨道结构 曲线处板式无砟轨道的超高是通过调整混凝土支撑层来实现的 CRTS 型板式无砟轨道结构包括混凝土底座和凸型挡台 CA砂浆垫层 轨道板 扣件和钢轨 桥梁和隧道地段具体构造为混凝土底座宽2 8米 高0 3米 凸型挡台高0 25米 直径0 52米 水泥乳化沥青砂浆厚5厘米 路基上底座宽3 0米 其他与桥上无砟轨道结构相同 CRTS 型 简称 型板 CRTS 型无砟轨道板包括标准板 特殊板和补偿板 标准板长6450mm 宽2550mm 厚度200mm 混凝土的设计强度为C55 每块板混凝土用量3 45m3 板重约8 6t 特殊板和补偿板依据具体设计确定 轨道板横向配置60根 10预应力钢筋 纵向配置6根 20精轧螺纹钢筋 用于轨道板的纵向联接 在纵 横向钢筋的上 下层分别配置一层钢筋网片 所有钢筋交叉点均做绝缘处理 先张法的应用 CRTS 型 简称 型板 CRTS 型无砟轨道板 也称作成灌板 是我国自己研制成功的一项技术 该技术融合了 型板与 型板的优点 并有所创新 是继 型板后 世界最先进的轨道板技术 此外 成灌铁路施工还诞生了一项国内首创的新技术 自密式混凝土灌注 CRTS 型 简称 型板 自密式混凝土 轨道板与混凝土地基之间还需通过一定的物质连接起来 以前都是采取特种砂浆方式 特种砂浆造价昂贵 耐久性不明确 而自密式混凝土可代替砂浆 灌注中可以 自流平 就是可以自己流动达到平整并充满 其性能具有耐久性 采用该技术 不仅施工过程简便不少 工程造价也更低了 砂浆式施工的成本约为8000元 方 而自密式混凝土灌注施工的造价只有约1000元 方 板式无砟轨道结构 路基上的 型板式无砟轨道层次结构 型板式无砟轨道 国外桥梁上 型板式无砟轨道 型板式无砟轨道 隧道内 型板式无砟轨道结构 型板式无砟轨道 我国在京津高速及京沪高速中 对桥上 型无砟轨道施工技术进行了改进和创新 桥上无砟轨道采用纵连式 取消了板下凸快 采用与路基和隧道相同的板式 还采用了一些更有效的固结与滑动构造措施 简化了施工工艺 铺设质量更高 目前我国采用的桥上 型板式无砟轨道结构采用纵连式结构 并采取了很多措施 桥面铺设滑动层 消除梁体伸缩或纵移的影响 取消梁端伸缩装置 采用挡块 防止横移 底座混凝土和轨道板在纵向实现完全连接 确保整体受力均匀 并且在桥上可采用与路基与隧道地段相同的轨道板 梁端设置摩擦板和端刺 避免桥上无砟轨道结构对路基上的轨道结构产生纵向作用 无砟轨道道床板的生产 中铁十八局建设的世界上最大的轨道板生产基地 2010年5月11日 中铁六局开始为京沪线生产 型轨道板 注意板内钢筋交叉点的绝缘方式 型轨道板正在布置钢筋 注意绿色绝缘钢筋 轨道板正在蒸汽养护 轨道板生产车间 成批生产出来的 轨道板 水电七局为京沪线生产的21758块 型轨道板 沪杭线 轨道板 已经生产出来的 轨道板 沪杭线铺设 型板 轨道板铺设完成后灌注CA砂浆 哈大线正在铺设 轨道板 沪宁城际曲线处无砟轨道底座板准备施工 型板 请思考 板内钢筋交叉点为什么要绝缘 双块式无砟轨道结构 路基双块式无砟轨道结构 双块式轨枕实物照片 桥隧路基双块式无砟轨道结构 双块式无砟轨道道床板施工方法首先预制双块式轨枕 运至现场后将用工具轨将轨枕悬挂在道床板模板内 调整好工具轨的轨面标高后 灌注混凝土 将双块式轨枕浇注在道床板内 完成无砟轨道的施工 隧道内双块式轨枕无砟轨道断面 武广铁路双块式无砟轨道施工现场 武广铁路双块式无砟轨道施工现场 绑扎或焊接轨道板钢筋 武广铁路双块式无砟轨道施工现场 武广铁路双块式无砟轨道混凝土灌注之后正在收光 郑西线青龙涧大桥 武广铁路隧道内双块式无砟轨道 中铁十六局施工的武广铁路双块式无砟轨道 双块式无砟轨道施工 道岔区长轨枕埋入式无砟轨道断面 五 扣件扣件除了限位功能以外 更重要的是提供防止轨道爬行的所需阻力 客运专线无碴轨道扣件在轨道结构中占有和发挥极其重要的地位和作用 钢轨扣件是关系到无碴轨道成败的一项重大关键技术 扣件虽小 作用甚大 用量众多 关联甚密 不可等闲视之 扣件阻力就是钢轨和轨枕之间的阻力 试验表明 有螺栓扣件的阻力与螺栓扭矩摩擦系数的大小有关 扣件扭矩越大 扣压力越大 扣件能提供的阻力也越大 对于无螺栓扣件 由弹条的变形量确定扣件的扣压力 英国潘德罗 Pandrol 扣件 无砟 英国潘德罗 Pandrol 扣件 有砟 无砟轨道扣件 八 无砟轨道下部基础的技术要求1 路基地质复杂 地基工后沉降难以准确预测和地下水位高出路基面以下1 5m的区段不应铺设无砟轨道 路基基床应由表层和底层组成 基床表层采用级配碎石或级配砂砾石 基床表层的厚度为0 7m 基床底层采用A B组粗粒土或改良土填料 厚度为2 3m 基床下部应优先采用A B组填料或改良土 在不采取改良或其他加强措施情况下 不得采用C组中的细粒土 粉砂和软块石土 2 隧道 1 隧道衬砌应采用曲墙 仰拱结构 2 仰拱必须设置在稳定的基础上 并保证与下部围岩密贴 当围岩基底承载力低于0 3MPa或预计会发生沉降时 应采取加固措施 回填层混凝土强度等级不低于C20 3 应设双侧排水沟 确保排水畅通 3 桥涵 高架结构 在无砟轨道底座范围内 桥面竣工后的标高应控制在 0 30mm范围内 即不应有正偏差 以保证轨道结构具有足够的尺寸 预应力混凝土梁的徐变上拱值不应大于10mm 轨道铺设应在梁体终张拉完成60天后进行 梁缝两侧的钢轨支点横向和竖向相对位移不应超过1mm 墩 台顶应设横向限位装置限制横向位移 无砟轨道施工完成后 墩台均匀沉降量不得大于20mm 相邻墩台沉降量之差不超过5mm 桥梁宜采用可调高支座 并在墩台顶和梁端预留顶梁条件 九 过渡段的技术要求1 结构物和轨道结构的过渡点应相互错开 不应设在同一断面上 2 无砟轨道向有砟轨道过渡时 无砟轨道下部基础应向有砟轨道延伸至少15m 同时应满足有砟轨道最低道碴厚度的要求 3 过渡段设置60kg m辅助轨及配套扣件 辅助轨长度25m 其中无砟轨道内约5m 有砟轨道内约20m 4 不同结构物的过渡处于过渡段的结构的物沉降应均匀逐渐变化 工后沉降差引起的折角应小于1 1000 无砟轨道施工完成后 桥台 涵 与路基过渡段的沉降差 隧道基础与洞外路基工后沉降差不得大于5mm 隧道内无砟线路过度到路基有砟线路的一种方式 十 轨道电路技术要求无砟轨道的道床漏泄电阻不得小于2 0 km 钢轨阻抗的电感偏差不大于 5 交流有效电阻偏差不大于 15 相位差要大于85度 这意味着基本无漏电 并且钢轨内阻也非常小 无砟轨道结构示意图 关于无砟轨道信号传输的品质 钢轨断面产生感生涡流导致传输信号受阻 这种电阻简称为感抗 感抗在每一个断面处都存在 因此形成分布感抗 道床板内的纵横钢筋会形成回路 导致感生电流产生 造成钢轨内信号传输的损失 因此 必须切断回路 采用绝缘钢筋 型轨道板正在布置钢筋 注意绿色绝缘钢筋 高阻抗绝缘卡 分布电容的存在导致漏电 漏电导致传输信号损失 如同一种电阻 这种电阻称之为容抗 等效电路 轨道电路测试 接收信号的强度与输出信号的强度越接近 轨道电路的品质越好 理想轨道电路应该是纯电感电路 测试结果应该如上图所示 第二节无砟轨道精密测量及沉降评估 一 客运专线铁路工程测量特点 一 客运专线铁路精密工程测量1 概念客运专线铁路精密工程测量是相对于传统铁路工程测量而言 客运专线铁路的平顺性要求非常高 轨道测量精度为毫米级 其测量方法 测量精度与传统铁路工程测量完全不同 一般把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专线铁路精密工程测量简称 精测网 精测网一般由CP CP 和CP 组成 2 客运专线铁路精密工程测量的内容客运专线铁路精密工程测量的内容包括 客运专线铁路平面高程控制测量 线下工程施工测量 轨道施工测量 运营维护测量 客运专线铁路速度高 200km h 350km h 为了达到在高速行驶条件下 旅客列车的安全性和舒适性 要求 1 严格按照设计的线型施工 即保持精确的几何线性参数 2 必须具有非常高的平顺性 精度要保持在毫米级的范围以内 3 要实现客运专线铁路的轨道的高平顺性 除了对线下工程和轨道工程的设计施工等有特殊的要求外 必须建立一套与之相适应的精密工程测量体系 精密工程测量体系应包括勘测 施工 运营维护测量控制网 二 客运专线铁路精密工程测量的特点1 三网 合一客运专线无砟轨道铁路工程测量的平面 高程控制网 按施测阶段 施测目的及功能不同分为了勘测控制网 施工控制网 运营维护控制网 为此 把客运专线无砟轨道铁路工程测量的这三个控制网 简称 三网 无砟轨道客运专线铁路工程测量平面控制网按分级布网的原则分三级布设 第一级为基础平面控制网 CP 第二级为线路控制网 CP 第三级为基桩控制网 CP CP 是沿线路布设的三维控制网 平面控制起闭于基础平面控制网 CP 或线路控制网 CP 高程控制起闭于沿线路布设的二等水准网 一般在线下工程施工完成后施测 为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准 所谓三网合一是指 勘测控制网 施工控制网 运营维护控制网均以基础平面控制网CP 为平面控制基准 高程测量以二等水准基点为高程控制测量基准 三网合一要求 1 勘测控制网 施工控制网 运营维护控制网坐标高程系统的统一 2 勘测控制网 施工控制网 运营维护控制网起算基准的统一 3 线下工程施工控制网与轨道施工控制网 运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一 4 勘测控制网 施工控制网 运营维护控制网测量精度的协调统一 1 CP 主要为勘测 施工 运营维护提供坐标基准 采用GPSB级 无碴 GPSC级 有碴 网精度要求施测 2 CP 主要为勘测和施工提供控制基准 采用GPSC级 无碴 GPSD级 有碴 级网精度要求施测或采用四等导线精度要求施测 3 CP 主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准 采用五等导线精度要求施测或后方交会网的方法施测 GPS 全球定位系统 中国国家水准网中水准点的高程由四个等级的水准测量来测定 其施测精度逐级降低 由高级控制低级 其中一 二等水准路线需要定期进行重复测量 以检查水准点的高程变化和研究地壳垂直运动 中国的一 二等水准测量统称为精密水准测量 它们是采用最精密的仪器施测的 并在作业过程中采取周密的措施 以消减各种误差来源的影响 此外 为了校核测量结果和估计测量精度 精密水准测量必须实施往测和返测 而且规定一 二等水准测量由往返测之差计算的每公里高差平均值的中误差分别不大于0 5毫米和1 0毫米 客运专线无砟轨道铁路工程测量控制网采用工程独立坐标系 把边长投影变形值控制在10mm km 有砟轨道铁路工程测量控制网把边长投影变形值控制在25mm km以满足无砟轨道施工测量的要求 客运专线无砟轨道铁路首级高程控制网应按二等水准测量精度要求施测 铺轨高程控制测量按精密水准测量 每公里高差测量中误差2mm 要求施测 客运专线有砟轨道铁路首级高程控制网应按三等水准测量精度要求施测 铺轨高程控制测量按四等水准测量 二 交桩 复测及施工控制网 一 线下工程测量的一般规定桥梁 隧道和特殊路基结构工程的施工控制网 应在CPI或CPII基础上加密 并采用便于施工测量的独立坐标系统 当加密网的精度不能满足施工测量精度要求时 应建立更高精度等级的独立控制网 二 交桩 复测1 交桩开工前 勘察设计单位向施工单位进行现场移交各级平面 高程控制点 交桩后 施工单位应与建设单位 设计单位 监理单位一起签署交接桩文件记录 交接的主要测量成果资料应包括 CPI控制桩成果表及点位 CPII控制桩成果表及点位 水准点成果表及点位 线路曲线要素表 需交接的控制桩应包括 CPI控制桩 CPII控制桩 勘测水准点桩 施工单位应按照规范要求检查交桩数量 精度 签署手续及各种数据应齐全 若重要桩位丢失 不能满足施工测量需要时 应向建设单位报告 交接的主要测量成果资料应包括 CPI控制桩成果表及点之记 CPII控制桩成果表及点之记 水准点成果表及点之记 线路曲线要素表 需交接的控制桩应包括 CPI控制桩 CPII控制桩 勘测水准点桩 施工单位应按照规范要求检查交桩数量 精度 签署手续及各种数据应齐全 若重要桩位丢失 不能满足施工测量需要时 应向建设单位报告 第三节水泥乳化沥青砂浆施工技术要点 一 CRTS 型板式无砟轨道结构CRTS 型板式无砟轨道由混凝土底座 水泥乳化沥青砂浆垫层 整体轨道板或框架式轨道板 凸型档台及周边的填充树脂 钢轨 扣件等构成 水泥乳化沥青砂浆垫层的厚度一般为50mm 可在40 100mm之间变化 型板式无砟轨道结构 水泥乳化沥青砂浆功能水泥乳化沥青砂浆垫层位于轨道板和混凝土底座之间 其主要功能有 施工调整 缓冲协调 阻断裂纹 提供弹性 凸台与填充树脂功能凸形挡台四周填充聚氨酯树脂 简称凸台树脂 是CRTSI型板式无砟轨道的重要组成部分 它填充在轨道板与凸形挡台之间的缝隙中 灌注状态如下图所示 填充树脂与凸台一起 起到轨道板的纵横向定位及减振缓冲作用 二 型板低弹模水泥乳化沥青砂浆组成与性能 一 水泥乳化沥青砂浆的组成水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青和水泥胶结砂子形成的具有优良弹韧性的砂浆 其主要组成有 乳化沥青 水泥 细骨料 膨胀剂 发泡剂 除这些基本组分材料外 还有一些因改善某项性能所需的添加剂 如消泡剂 电解质 增稠剂 减水剂 调凝剂 纤维材料和P乳剂 聚合物乳液 等等 所以 水泥乳化沥青砂浆是一种多组分 多物相的混合砂浆 新拌砂浆是一种介稳悬浮浆体 二 水泥乳化沥青砂浆的性能水泥乳化沥青砂浆的基本性能包括 施工性能物理性能力学性能耐久性能 施工性能 流动性 稳定性 匀质性 可工作时间等物理性能 单位体积质量 含气量 膨胀率等力学性能 抗压强度 弹性模量 延展性等耐久性能 抗冻性 耐候性 抗水性等 流动性灌注施工工艺要求新拌水泥乳化沥青砂浆具有自流平的特性 能在浆体重力高度差产生的作用下流动并充满轨道板与底座板间的间隙 因此 砂浆必须具有很好的流动性 施工性能 新拌砂浆的流动性主要取决于砂浆中液体 乳化沥青和水 的用量 液体用量越大 流动性越好 当乳化沥青用量一定时 流动性主要与用水量有关 用水量越大 流动性越小 因此 可以通过调节用水量来调整砂浆的流动性 但砂浆的用水量太大时 会降低砂浆及其垫层的耐久性和强度 因此 必要时应添加适量的减水剂 以获得较低用水量下较好的流动性和较高的强 可工作时间水泥乳化沥青砂浆拌制后 其流动性随水泥的水化反应不断进行而不断降低 另一方面 目前施工中采取砂浆定点拌制 再由拌制点转运到灌注工点 这一转运过程需要一定的时间 因此 为了新拌砂浆到达灌注工点时还有良好的流动性 砂浆应有保持流动性不变或损失较小的能力 该能力用可工作时间表示 暂行技术条件 要求 砂浆的可工作时间不低于为60分钟 匀质性水泥乳化沥青砂浆是由多组分 多物相混合而成的 其中有液相 固相和气相 有密度较小的空气 有机材料和水等 有密度较大的水泥颗粒和砂 各相的密度相差较大 在重力作用下 密度较大的物相会在新拌砂浆中下沉 而密度较小的物相会上浮 造成新拌砂浆匀质性差 为了保证灌注施工后的砂浆垫层是均匀的 要求这些物相均匀分布在新拌水泥浆体中 即新拌砂浆应具有很好的匀质性 不分层离析 稳定性水泥乳化沥青砂浆的稳定性主要指新拌砂浆保持匀质性直到凝结硬化的能力 稳定性不良主要包括乳化沥青破乳 砂浆的匀质性随时间变差 砂浆的流动性对时间和温度很敏感等 是一个综合性能 目前 还没有性能指标来评价 力学性能 强度和弹性模量其评价指标为抗压强度 受压弹性模量 用于纵连板式轨道结构的砂浆 还面临抗折强度与粘结强度 砂浆的强度与弹性模量主要取决于砂浆的组成材料与配比 含气量等 砂浆中乳化沥青与水泥和砂的质量比越大 其强度和弹性模量越低 水与水泥的质量越小 即用水量越小 其强度和弹性模量越高 耐久性能 抗冻性由于水泥乳化沥青砂浆也是一种多孔性材料 饱水状态下受冻融循环作用也会发生类似于水泥混凝土的冻融破坏 因此 可以采用混凝土快速冻融试验方法检验与评价砂浆的抗冻性 实际上 由于砂浆中含有较多的弹塑性组分 沥青 其抗冻性优于水泥砂浆或混凝土 耐候性由于水泥乳化沥青砂浆中含有较多的沥青 而沥青受光 热 氧等大气因素的作用 会发生有机组分分解 材质变硬变脆等老化现象 导致砂浆力学性能发生变化 因此 砂浆的耐候性主要取决于沥青品种和砂浆中的乳化沥青用量 但由于砂浆垫层处于上下两层混凝土板之间 上下两个较大的表面没有直接暴露在大气中 因此 其使用环境条件没有公路沥青混凝土恶劣 其耐候性一般可满足要求 如果采用改性乳化沥青配制砂浆 则可使砂浆的耐候性更好 三 水泥乳化沥青砂浆现场拌制CA砂浆的拌制工艺主要取决于所采用的搅拌车的形式 搅拌车不同 拌合工艺略有差别 由于各类搅拌车的搅拌机及搅拌叶片设计不同 拌合时所用时间及转速会产生区别 最终均需保证拌制完成的CA砂浆均匀且性能指标满足技术条件的要求 各类车拌合工艺的主要区别在于搅拌时间及搅拌速度的不同 目前 施工现场主要使用的有CA砂浆搅拌车 型等 其搅拌拌合参数 工艺流程 操作程序等应由现场型式试验确定 CA砂浆灌注施工流程 CA砂浆灌注施工流程 CA砂浆灌注设备施工图示 四 水泥乳化沥青砂浆的现场检测与控制要点 灌注施工质量控制单元板式无砟轨道结构中 水泥乳化沥青砂浆垫层的灌注施工质量主要由砂浆垫层的充填饱满度 匀质性和密实性等方面表征 但目前还没有相应的评价指标和检验方法 目前 现场施工时 可以采取揭板检测或观察的方法进行检验和评价 1 充填饱满度充填饱满度是指轨道板与底座板间隙或灌注袋内中砂浆充填的饱满程度 要求100 的充填 垫层与轨道板或底座板接触面不留任何缝隙 灌注袋四周边缘成半圆形 并给人以胀鼓感 不能有皱褶 揭板后 轨道板下表面和底座板上表面的粗糙纹理清晰地印在垫层的表面 灌注袋内没有任何空隙 为了保证饱满度 不至于进行二次灌注 要求一次搅拌的砂浆量必须大于一块板下垫层灌注所需要的量 灌注施工时 应以轨道板支撑螺栓松动但不明显抬起确定为灌注饱满 灌注后 由于垫层内或灌注袋内的砂浆在凝结硬化过程中会有一定的体积收缩 所以 要求CA砂浆应具有一定的体膨胀特性 以此补偿因收缩所致的体积损失 确保垫层的充填饱满度 2 垫层匀质性垫层匀质性是指硬化后的砂浆垫层内部各种材料分布的均匀性 砂浆中含有气泡 砂 水泥及其水化物和沥青 要求这些物相在砂浆垫层的任何部位分布均匀 不得出现分层 气泡夹层 砂沉底等现象 尤其不得在垫层上表面出现气泡层或富水泥沥青浆体层 下表面不得出现富砂层 这意味着较严重的分层现象 揭板后 垫层断面组成应均匀一致 无夹杂物或气泡夹层 3 密实性密实性是指硬化后的砂浆垫层的密实程度 要求砂浆垫层的任何部位均匀密实 不得有孔径大于0 2mm的气泡 尤其不得有气泡夹层 也不准有肉眼可见的粗孔 空隙和缝隙 采用揭板后砂浆垫层断面观察的方法检验与评价密实性 也可取样测量垫层的密度 并将其与砂浆试件密度对比进行评价 灌注施工过程中 砂浆由储运灌通过连接管输送到灌注袋口后再灌注到层隙中 在这个过程中 如果砂浆与空气接触便容易将空气带入垫层内 形成大的气孔或缝隙 影响密实性 因此 砂浆输送管道的接口应密封 管道出口应埋入砂浆内 避免空气夹入 灌注速度不宜太快 应缓慢均匀地流过灌注袋 并在轨道板与底座板的间隙内流动 便于空气排挤出 否则 会在垫层内留下空隙 影响垫层密实性 第四节高速道岔铺设技术要点 四种常见的道岔形式 1 单开式道岔2 对称式道岔3 交分式道岔4 交叉式道岔 1 单开道岔 主线为直线 侧线向主线的左侧或右侧分支的道岔 2 对称道岔 把直线轨道分为左右对称两条轨道的道岔 3 交分道岔 交分道岔既可使列车由一条轨道横越另一条轨道 又可使列车由一条轨道转向另一条轨道 交叉渡线 相邻两线路间由两条相交的渡线和一组菱形交叉组成的设备 普通单开道岔的结构 道岔各部件的名称 道岔号数的计算 道岔以号码区分 道岔号是一个非常重要的参数 有关道岔号的计算如下图所示 道岔号越大 心轨的角度越小 允许通过的车速越高 但整个高速道岔延伸的也越长 所占据的范围越大 上图为我国目前客专使用的18号道岔参数 高速道岔号的计算与普通道岔相同 从图中可以看到 18号道岔的总长度是69m 前长31 7m 后长37 3m 根据道岔号的计算公式 我们还可以对于道岔号这样理解 当列车经过道岔转向时 沿着正线方向前进的长度等于道岔号时 就会在侧向移动1米 如18号道岔 列车沿着直线方向前进18m时 就会朝侧向移动1m 因此 对于线间距为5m的两条正线 列车从这条线过渡到那条线时 需延直线方向前进90 5 18 m 因此 渡线道岔岔心之间的直线距离是90m 如下图所示 正线之间的过度 即从上行线过度到下行线 必须在两条正线之间建立度线 度线两端各布置一个道岔 客专度线道岔一般采用18号 侧向速度为80km h 普通道岔不能适应高速列车的需要 对于普通道岔 当车轮通过辙叉时 从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙 这就是道岔的有害空间 车轮通过此处时 有可能因走错辙叉槽而引起脱轨 设置护轨的目的也就在此 它要强制引导车轮的运行方向 尽管如此 这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度 对开行高速列车十分不利 高速道岔与活动心轨 解决道岔有害空间的根本之道 当然是消灭有害空间 既然普通道岔做不到 就必须研制特殊道岔 活动心轨道岔 这也就是目前高速道岔所采用的核心技术 目前我国常用的高速道岔主要有18号 42号和62号 这三种道岔的正线通过时速均为360km h 侧向通过时速分别为80km h 160km h和220km h 可动心道岔消除了有害空间 高速道岔采用可动心方式 可动心道岔消除了有害空间 高速道岔采用可动心方式 高速道岔模型 铁路干线上铺设的可动心轨无缝道岔 道岔区 过渡段 京津城际无碴道岔 京津城际无碴道岔 高速道岔的尖轨 由于高速道岔的重要性和制造 安装 维护的精密性 因此 铺设高速道岔时必须按照严格的技术要求进行 1 高速铁路道岔铺设宜采用预铺岔枕原位铺设或预留岔位原位铺设法 特别注意吊装的时侯 保证道岔部件不变形 2 道岔应在制造厂内进行预组装和调试 验收合格后 在各部分打上组合标记 按要求分解或部分分解发运 一 高速道岔铺设技术要求 3 铺岔前 岔枕下道床应分层压实 加强整平 道床密度不低于1 75g cm3 厚度宜比设计低30mm左右 摆放岔枕应在道床上标记出各岔枕的位置 然后按岔枕编号摆放岔枕 相邻正线岔尾相连的道岔 铺设轨温宜相近 相差不得超过10 4 应根据设计图纸 确定岔内钢轨焊接与胶接接头的数量与位置 必须明确焊接方法 对道岔钢轨长度预留量等做技术处理 工务作业完成 经自检 电务互检合格后 方可进行电务转换装置安装 5 有条件时 要利用铺岔设备进行铺设 这种道岔铺设方法对目前我国修建客运专线铺设道岔较为实用 当完成底碴道床摊铺后 将混凝土岔枕为若干段 用临时铁垫板代替道岔铁垫板 在临时铁垫板上安装工具轨和扣件以组装成若干段轨排进行铺设 但两种铁垫板上的锚固螺栓孔位置和尺寸应完全相同 二 有砟轨道 铺设轨排换铺道岔 轨排铺设后 立即补充道碴 起道 捣固 稳定道床 满足条件后则可进行道岔换铺 焊接及最终焊联 虽然这种道岔铺设方法增加换铺工序 但由于采用轨排过渡 因而可用大型养路机械进行起道 拨道 捣固以及稳定道床作业 对提高道岔区的平顺性和刚度均匀性有利 有砟轨道道岔铺设现场 一 组装 调试和运输道岔生产厂完成道岔生产加工后 应在标准化组装调试平台上按设计图的要求进行组装和整体调整 组装必须达到规定 三 无砟轨道道岔铺设 二 道岔测量和精调在无砟轨道的道床板施工前应反覆进行测量和调试 否则道床板施工后再进行水平和高低的调整极其困难 因此道床板施工前应测量放样 反覆调试 测量项目包括 道岔位置和线路几何形位 通过测量确定道岔岔心 岔首 岔尾的中线位置和高程 以及道岔前后100m线路的中线桩位 第一次精调 工务安装精调 道岔安装基本到位 并且竖向与横向固定系统安装完成后 道岔进行第一次精调 首先是水平精确调整和中线精确调整 之后再精调轨距 调整尖轨 心轨和顶铁 使尖轨与基本轨密贴 可动心轨分别与两翼轨密贴 第二次精调 电务调整 第二次精调主要是道岔电务转换设备调试及工电联调 电务转换设备安装调试完成后 由工务和电务技术人员相互配合进行道岔工电联调及定位 为防止道