无砟轨道的养护.doc

毕业论文论文题目：浅谈弹性支承块式无砟轨道的养护 姓名： 白云松 目 录内容提要：本文是对开远工务段接管的玉蒙线中三个长大隧道（汉邑村隧道、秀山隧道、柿花树隧道）中铺设的无砟轨道，对在以后的养护中可以存在的问题进行分析。关键词：无砟轨道 弹性支承 养护引言无砟轨道又作无碴轨道。在铁路上，“砟”的意思是小块的石头。路砟有几个作用：加大受力面从而分散火车压力帮助铁轨承重、减少噪音、吸热、减震、增加透水性等。常规铁路都在小块石头的基础上，再铺设枕木或混凝土轨枕，最后铺设钢轨，但这种线路不适于列车高速行驶。高速铁路的发展史证明，其基础工程如果使用常规的轨道系统，会造成道砟粉化严重、线路维修频繁的后果，安全性、舒适性、经济性相对较差。但无砟轨道均克服了上述缺点，是高速铁路工程技术的发展方向。1无渣轨道的简介1.1无渣轨道的分类无渣轨道分为弹性支承块，板式无砟轨道和枕式无砟轨道三种。三种无砟轨道的比较分析如下：1） 从轨道刚度和动力响应方面比较：弹性支承块，板式轨道和枕式（性能由好到差，但差距小）。2） 从制造铺设方面比较：枕式无砟轨道的制造和铺设简单、方便。弹性支承块、板式轨道的制造和铺设的技术要求较高。3）从造价方面比较：枕式无砟轨道的一次性投资相对较低，弹性支承块、板式轨道的造价相差不大，但均较高。综述：枕式无砟轨道的推广前景较乐观。弹性支承块式无砟轨道则需进一步降低橡胶靴和块下垫板的造价并适当延长其使用寿命。1.2无砟轨道优点和缺点1.2.1优点：1）无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境，而且列车时速可以达到200公里以上。2）无碴轨道具有高稳定性、少维修、寿命长。3）采用整体化道床，从根本上克服了有碴道床易变形、粉化、脏污及需要频繁维修的缺点，轨道稳定性好，线路养护维修工作量显著减少，养护维修费用只占有碴轨道养护维修费用的20%30%，线路利用率高。1.2.2缺点：1）投资要比有碴轨道多1.5倍以上。2)无碴轨道作为刚性结构，在后期运营阶段仅允许做少量的完善，比如改善轨道几何状态，不仅十分困难，而且需要花费高昂代价。3)无碴轨道不能在粘土深路堑、松软土路堤或地震区域铺设。4)无碴轨道噪声水平比有碴轨道高5dB，必须采取有效的降噪措施。5)目前，对脱轨或其他原因导致的严重损坏还没有特别有效的措施，修复代价也十分昂贵。6)无碴轨道最严重的缺点是改进的可能性受到限制。7)在路基上铺设时，任何情况下都要铺设防冻层(至少70cm厚)。1.4无砟轨道的要求:1)具有足够的弹性，与有砟轨道的弹性接近。2)具有足够的强度，且结构简单，便于施工安装。3)具有较高的轨道稳定性。4)基础必须坚实可靠，尽量避免基础不均匀下沉。5)轨道发生变形能够调整，基底局部下沉易于修复。6）配套的扣件应该可以校正因下部结构变形造成的轨道几何形位的变化（如桥梁徐变上拱等）。7）造价经济合理（原则上是有砟轨道2倍左右）。（5）国内无碴道床结构1）发展概况国内对无碴轨道的研究始于上世纪六十年代，与国外的研究几乎同时起步。初期曾试铺过支承块式、短木枕式、整体灌筑式等整体道床以及框架式沥青道床等几种形式，正式推广应用的仅有支承块式整体道床（图245）。在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过1公里的隧道内铺设，总铺设长度约300km。八十年代曾试铺过沥青整体道床，由沥青混凝土铺装层与宽枕组成的整体道床，以及由沥青灌注的固化道床等，在大型客站和隧道内试铺，总长约10km，但并未正式推广。此外，在桥梁上试铺过无碴无枕结构，在京九线九江长江大桥引桥上全部采用了这种结构（图246），长度约7km。图245 隧道内刚性支承块式整体道床（单位：mm）图246 九江长江大桥引桥上的无碴无枕式轨道结构在此后的20多年期间，我国在无碴轨道的结构设计、施工方法、轨道基础的技术要求，以及出现基础下沉等伤损的整治等方面积累了宝贵的经验，并吸取了有益的教训，为无碴轨道新技术的发展打下了基础。1994年以后，随着京沪高速铁路可行性研究的进程，无碴轨道在我国重新得以关注。“九五”国家科技攻关专题“高速铁路无碴轨道设计参数的研究”提出了适用于高速铁路桥、隧结构上的三种无碴轨道型式（长枕埋入式、弹性支承块式和板式）及其设计参数，并正式纳入京沪高速铁路线桥隧路站设计暂行规定和时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定之中。两个暂行规定原则确定了在有条件的高架线路、隧道等地段可铺设无碴轨道。1998年铁道部立项开展“高速铁路高架桥上无碴轨道关键技术的试验研究”，在此课题中，对三种结构型式的无碴轨道（长轨枕埋入式、弹性支承块式、板式轨道）进行了试验研究。在此基础上，在秦沈客运专线选定了三座特大桥作为无碴轨道的试铺段。其中，沙河特大桥（直线、长692m）试铺长枕埋入式无碴轨道；狗河特大桥（直线、长741m）和双河特大桥（曲线、长740m）试铺板式轨道。在西康线我国最长的秦岭隧道（长度为18.5km）内确定采用弹性支承块式无碴轨道。弹性支承式无碴轨道与上述的LVT型轨道相类似，为减振型轨道。经各项基础试验及在白清隧道（200m）、大瓢沟隧道（300m）的两次试铺，确认了结构和施工的可靠性，于1999年11月正式在秦岭1号隧道内铺设，2001年2月开通运行，这也是我国目前铺设无碴轨道结构最长的区段。 至此，除土质路基外，我国在桥梁和隧道内都有相应的无碴轨道结构，可根据线路的具体条件选用。2）结构型式（A）板式轨道板式轨道的结构组成主要包括：混凝土底座、RC或PRC轨道板、水泥沥青（CA）砂浆调整层、凸形挡台及扣件系统（图247）。标准长度轨道板的结构型式如图248所示。 图 247板式轨道结构。（B） 长枕埋入式无碴轨道长轨枕埋入式无碴轨道的结构组成主要包括：混凝土底座、混凝土道床板、穿孔轨枕及配套扣件（图249）。图249 长枕埋入式无碴轨道结构（C） 弹性支承块式无碴轨道弹性支承块式无碴轨道的结构组成主要包括：混凝土底座、混凝土道床板、混凝土支承块、橡胶靴套、块下胶垫及配套扣件（图250）。 160 kg/m钢轨；2钢筋混凝土支承块；3块下胶垫；4橡胶靴套；5混凝土道床；6混凝土底座图250 弹性支承块式无碴轨道（单位：mm）作为低振动轨道结构，弹性支承块式无碴轨道在混凝土支承块底部设有12mm厚的橡胶弹性胶垫，其周围设有橡胶靴套，厚7mm使支承块与混凝土道床板隔离，到达可修复的目的。该结构的轨下与块下的双层弹性垫板为无碴轨道提供较好的垂向弹性，靴套提供轨道纵、横向弹性，使轨道在荷载分布和动能吸收方面更接近有碴轨道。由于弹性垫层具有材料均匀、弹性一致等性能，使钢轨支承刚度一致，部件受力均匀，轨道几何形位易于保持，达到了少维修的目的。该轨道结构的实尺模型如图251所示。图251 弹性支承块式无碴轨道实尺模型弹性支承块式无砟道床结构组成 1、钢轨及扣件：钢轨采用100定尺长、60kg/mU71Mn无螺栓孔热扎新钢轨。扣件采用弹性不分开式扣件。扣件间距一般600毫米特殊情况不应大于650mm。3、橡胶套靴及块下胶垫弹性支承块在工厂应按要求将钢筋混凝土支承块、块下胶垫和胶套靴组装一体后再运往工地现场，装配误差超限者，不得出厂。橡胶套靴和块下胶垫的质量应严格满足弹性支承块式无砟轨道部件技术条件相关要求，其型式尺寸应分别符合要求道床板采用C40钢筋混凝土，道床宽度2780mm。道床板在距隧道洞口200m往内采用连续浇注式的方式，遇隧道结构缝外设置横向到道床伸缩缝；距隧道洞口200m范围内及活动断层破碎带区段道床板沿线路方向按4.86m设置横向伸缩缝，并与隧道结构变形缝对应弹性支承块式无砟轨道与有砟轨道在洞口内侧设置20m有砟过渡段，有砟过渡段轨道结构高度从680mm逐渐过渡至766mm 道床板伸缩缝宽20mm，伸缩缝填料采用聚乙烯硬泡沫塑料板或泡沫橡胶板填缝，采用封硅橡胶封面。整体道床的可维修性是运营部门最为关注的，虽然无砟轨道设计宗旨为少维修和免维修，但弹性支承块式无砟轨道在长达30年的运营期内，个别部件难免发生意外损坏，如何在无缝线路运营状态下实现支承块系统的更换和维修，成为评价无砟轨道系统的重要因素1、 更换支承块系统当发现零星支承块开裂、预埋铁座断裂、橡胶套靴严重损坏等病害，以至于不能保持钢轨几何状态时，应该利用维修天窗时间及时更换其方法为： 将坏块前后各30m50m范围的扣件松开，使该范围的钢轨处于自由状态，然后在该块前后各用一个起道器同时将钢轨连同支承块抬高16cm，被换支承块即可从钢轨一侧抽出道床，再将同型号尺寸的套靴式支承块放回原位当由于尺寸误差放人较困难时，可重新抬出对其侧面进行适当打磨，直至恢复正确状态 在抬轨时，考虑钢轨温度及钢轨伸长等附加力的影响。在冬季作业时，扣件松开范围每侧应各50m；夏季作业时，每侧扣件松开各30m 2、支承块修补 对于掉角的支承块，可在线上用环氧树脂粘结法进行修补 对于预埋铁座松动或断裂的支承块，更换下线后可用电动空心钻将预埋铁座连同周围混凝土一同取出，然后安装新铁件，并注意固定好精确位置，用同强度混凝土浇注养护