京沪高铁CRTS II型轨道板施工技术与裂缝问题研究.doc

学校 毕 业 论 文 题 目： 京沪高铁 CRTS II 型轨道板施工技术 与裂缝问题研究 作 者： 学 号： 学 院： 系 ： 专 业： 班 级： 指导者： 评阅者： 2013 年 05 月 毕业设计（论文）中文摘要 京沪高铁 CRTS II 型轨道板施工技术与裂缝问题研究 摘要 铁路是一个国家重要的基础设施，国民经济的大动脉和大众化的交通 工具，在综合交通运输体系中处于骨干地位。高速铁路是 20 世纪交通运输领域 的重大成果，是一个专业面极广、技术先进成熟的庞大系统工程，具有深刻的社 会价值和巨大经济价值，相对传统铁路交通它具有速度快、运能大、安全性高、 准确性高、能耗少、占地少、工程投资低、污染环境轻、舒适度高、效益好十大 显著优势。高速度必将带来巨大的技术难题，尤其对铁路轨道将提出更高的要求， 传统的有砟轨道很难满足高速铁路机车运行所要求的高稳定性和高舒适度，发展 新型轨道结构，使之有效提高机车速度，保证运行要求，是世界各国的研发目标， 而无砟轨道恰恰具备稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、维修工作量显著 减少和技术相对成熟的突出特点。所以，发展无砟轨道技术是铁路加快提高装备 水平，实现铁路跨越式发展的重要举措之一。但与此同时，无砟轨道轨道板开裂 问题又是高速铁路在建设和运营中普遍存在的技术问题。裂缝旦形成，就会降 低无砟轨道的耐久性，降低轨道的绝缘性能，削弱轨道的承载力，同时还可能会 对无砟轨道的使用安全造成严重影响。因此，在注重无砟轨道板施工技术的同时 其裂缝问题也不容忽视。 关键词 （高速）铁路 CRTS型板式施工技术 裂缝问题防治 目目 录录 1 绪论 .1 1.1 高速铁路的发展概况 .1 2 无砟轨道施工技术 .1 2.1 无砟轨道概述.2 2.2 京沪高铁 CRTS II 型板式轨道施工技术 .3 2.2.1 板式轨道板.3 2.2.2 型板式无砟轨道系统技术的构成.5 2.2.3 型板式无砟轨道系统技术的主要特点.6 2.2.4 主要施工工艺法.6 2.2.4.1 板厂概况.6 2.2.4.2 重难点工程介绍.7 2.2.4.3 轨道板混凝土材料选定及其灌注工艺.8 3 CRTS II 型轨道板裂缝问题.9 3.1.1 温度裂缝 .9 3.1.2 施工工艺不当造成的裂缝.10 3.1.3 荷载裂缝.10 3.2 道板裂缝的特征.10 3.3 裂缝的预防.11 3.3.1 优化混凝土配合比.11 3.3.2 改进施工工艺.11 3.3.3 优化原材料 .12 结 论 .13 致 谢 .14 参 考 文 献 .15 第 1 页 共 15 页. 1 1 绪论绪论 1.11.1 高速铁路的发展概况高速铁路的发展概况 1825 年出现在英国的第一条铁路，其速度只有 24Km/h，随着科技的进步铁路运 行速度有了质的飞跃，1955 年法国电力牵引机车的试验车组最高运行速度突破了 300Km/h，1964 年，世界上第一条高速铁路日本东海道新干线建成通车，达到当时 最高运行速度240Km/h，从此高速铁路在世界发达国家迅速崛起，获得蓬勃发展， 在世界范围内引发一场深刻的交通革命。此后无砟轨道这种新型铁路轨道结构得到 应用，列车试验速度不断刷新：1988 年 5 月德国 ICE 最高速度达 406.9Km/h，法国 TGA-A 型高速列车速度达 515.3Km/h，2007 年法国再次刷新纪录，TGA 最新型 V150 超高速列车试验行驶速度达 574.8Km/h。可以说，无砟轨道的应用与发展使得高速铁 路运行速度不断创造奇迹，使之适应了社会发展的需要及提高了竞争力。 1.21.2 高速铁路主要经济优势高速铁路主要经济优势 (1)速度快，旅行时间短 速度是高速铁路的核心技术，也是其主要的技术优势和经济优势。到今天为止， 高速铁路是陆地上运行距离最长、最便捷的运营方式。近年来已建成的高速铁路， 最高运营时速 300KM / h 左右。这大大提高了高速铁路的竞争力和经济利用价值。 (2)列车密度高，运能大 高速铁路旅客列车行车间隔小，行车密度大，每次载客数量比较多，输送能力 是高速公路和民用航空等现代交通运输方式不可比拟的。 (3)安全可靠 利用先进的高速铁路列车运行控制系统，以确保后辆列车必要的安全距离，防 止列车追尾和迎头相撞事故。几乎无交通相关的固定设备和移动设备，有一个高度 的信息技术在诊断和检测设备，以及维护和修理系统科学。对于一些有可能危及行 车安全的自然灾害，预报和预警设备，所有这一切构成了一个高速铁路现代化，完 善保障体系。 (4)准确性高 高速铁路安全系统不仅保证了高速列车行车安全，也使得全天候的运行优势得 到了更充分的发挥。除了自然灾害危害交通安全，几乎不受大气和气候条件的影响。 (5)能耗少 高速铁路在能源的使用方面具有绝对优势。 (6)土地占用面积小 铁路是占地比例最少的交通运输方式。 (7)外部运输成本低 高速铁路在工程投资在高速交通中是比较低的。 第 2 页 共 15 页. (8)污染环境轻 高速铁路相对公路、航空可大大减少对环境的污染。 (9)高速列车乘坐舒适度高 高速铁路线路平顺、稳定，列车运行平稳，振动和摆动幅度很小。 (10)社会经济效益好 高速铁路可以带来巨大的经济效益。 （11）不受天气影响，全天候运行 2 2 无砟轨道无砟轨道施工技术施工技术 2.12.1 无砟轨道概述无砟轨道概述 现代高速铁路是一个重型钢轨和混凝土轨枕有碴轨道结构，在列车运行速度达 到 250300 公里每小时可以确保行车安全。但是这个有砟轨道在列车反复荷载下轨 道残余变形较快，并沿纵向的轨道方向，变形累积分布并不均匀，从而在高，低轨 道不平顺，影响旅客搭舒适性；轨道养护维修工作量，增加了后期的铁路投资，铁 路建设和运营的整体成本也随之增加。为了提高轨道在高速行驶的稳定性和耐久性 的操作条件，从而减少维修后的轨道，要达到的目的，有效地降低了整体成本，有 必要变更下轨道的结构的基础上，大力发展具体板坯轨下基础。因此，一个无砟轨 道结构，是国内和国际高速铁路的发展方向。 近年来，我国高速铁路发展迅速，我国已经成为世界高速铁路大国，在已经 建成投入使用的石太、武广、京津城际等客运专线中，北京至上海高速铁路线建成 了世界上第一个和最长，技术标准最高的高速铁路。从 4 月 18 日，2008 年正式开 工，仅仅用了三年半时间，中国人依靠自己的智慧和力量，他们建立这种日益增长 的高速铁路总长度 1318 公里。这是不仅在中国铁路建设史上的一大壮举，也是世界 铁路建设史上是一项重大成就。 经过试运行，各项指标的评估，北京至上海高速铁路是一个高品质的精品项目， 技术创新项目，环保建设，资源节约工程和社会和谐工程。该项目不仅是中国铁路 建设者和中国铁路的骄傲，是中国的国家，中国人民的骄傲。事实已经证明，这是 创造奇迹的中国共产党的正确领导。 北京至上海高速铁路运营商，综合交通运输体系的完善，从根本上缓解北京和 上海的铁路运输之间的紧张关系，加快“环渤海”和“长三角”经济圈和沿流，物 流，信息流，资金流的流动，促进区域经济和社会发展，提高沿线人民的出行条件， 具有非常重要的意义。 北京至上海高速铁路沿线分布全国四大直辖市中的三个，省会城市，11 1,000,000 以上人口的大都市。这些地区占占的面积只有 6.5，但占国内生产总值 的 25.8，人口占 40以上，中国经济发展最活跃和最有前途的地区。这将有助于 缓解该地区和国家，以及北京，上海的交通运输的紧张局势，实现铁路等各种交通 第 3 页 共 15 页. 方式，提高交通运输系统的整体效率之间的优势互补。 沿北京至上海高速铁路将带动旅游，商贸，餐饮等第三产业的快速发展，推进 城市化进程，促进农村经济繁荣，推动沿线物业升值的投资环境和财产。虽然在时 间和空间上的距离缩短，同时也形成了“同城效应”，催生沿途“一小时或两小时 经济圈”，缩小城市，城市群，经济区之间的发展差距，以促进跨区域转移和产业 合理布局。 该行再次长大，大面积采用无砟轨道技术，500 米长的钢轨焊接施工现场，跨区 间无缝线路铺设，主要结构均采用高性能混凝土，线结构与无砟轨道系统实现一个 高精准对接。尤其是无砟轨道工程采用的技术，是引进世界领先技术的吸收与创新 的结果，线长寿命，维护周期长，粉尘污染，噪音低的特点，技术含量，高品质要 求的铁路在中国建设史上前所未有的。在这里，我们有北京至上海高速铁路无砟轨 道的具体研究施工技术。 应用于京沪高铁际轨道交通工程的博格板式无砟轨道系统技术是我国引进的， 经过消化、吸收、再创新，形成中国特色的板式轨道，称为型板式无砟轨道技术。 2.22.2 京沪高铁京沪高铁 CRTSCRTS IIII 型板式轨道施工技术型板式轨道施工技术 2.2.1 板式轨道板 板式轨道（图 1）具有以下优点：轨道低建筑高度，重量轻，更经济的全面评 估项目建设投资;无砟轨道制造工厂机械化生产，减少现场施工流程和工作量。由 于其较高的制造精度，高生产效率，可以加快施工进度。乳化沥青砂浆用轨道板和 混凝土阻挡层和底板调整层产生跟踪误差的控制和调整，方便施工，但也很容易修 复。为此，被广泛应用于桥梁，隧道，路桥过渡段无砟轨道路基。 图 1 板式无砟轨道结构横断面图 (1)板式无砟轨道的组成 板式轨道分为普通型和减震型。 普通板式轨道的钢轨，扣件，预制混凝土轨道板（以下简称轨道板），水泥乳 化沥青砂浆调整层（简称 CA 砂浆调整层），混凝土块凸集（简称台湾凸块）和混凝 土底座（简称基峰）和其它组件。填充有树脂材料的表外周凸挡块。紧固件铁板上 第 4 页 共 15 页. 设置填充垫。 除了板式轨道的结构组成阻尼轨道板橡胶垫的底面，其他具有相同的通用型板 式无砟轨道。 (2)板式轨道的技术要求 1)路基上板式轨道 轨道板的宽度 2550 毫米，厚度为 200 毫米，标准轨道板长度 6450 毫米，形 轨道板（赔偿板）根据段落的合理配置铺设的长度。 设计的厚度调节层的砂浆为 30mm。 顶面的支撑层宽度 2950 毫米上，底部宽度 3250 毫米，厚度为 300mm。 超高表面在基床组。 性能良好的铁路系统应设置防排水系统。大量使用两个线性排水，排水曲线 部分使用了三个。 2)隧道内板式结构 有很多技术要求，CRTS型板式无砟轨道，轨道板，砂浆调整层，支撑层路 基。 铁路系统的耐久性混凝土结构，应符合相关监管规定。 超高的支撑层上。 隧道区使用中间的排水模式。 3)桥上板式轨道 混凝土 混凝土强度等级为 C30，弹性模量不超过 31500MPa。 钢筋 底板采用 HRB500 级钢筋一般的区域地段 58 连胜直径 16mm 的螺纹钢，大量曲线 和特殊的工作场所，根据计算量来确定加固，最大的钢筋直径为 20mm，最大直径加 固部分为 25mm。 钢中的连接器 直径 25mm 螺纹钢锚杆螺母和 Q345 钢制成，直径为 25mm 的钢板焊接采用 HRB500 级钢（钢的焊接性能需要验证）;锚板螺母，钢筋使用整理（材料 HRB500） 。每手约 100m 跨梁跨简支梁临时设置。连接前处理，焊接过程中，焊条，焊接工艺参数等的 适用性验证，同时使焊接标本提交。 肺泡背带钢 螺栓采用 HRB335 级钢，锚板 Q235。 基地建设的光束表面公差和技术要求 第 5 页 共 15 页. 建设完成底板宽容：宽容中线的 10 毫米的顶面标高误差5mm 的宽度公差为 15,0; 7mm/4m 平面度公差。梁面临着提高平台的表面平整度 3mm/4m。跨度支持的桥桥面标 高毫米;两个孔梁桥桥面标高之间的差异为3mm。对于日益增长的底板上桥，根 据建设情况，建立一个临时码头建设，包括脊柱脊柱长度约 800 米长，150 米按照传 统的混凝土浇筑段钢连接器部分建设使用临时码头。 2.2.2 型板式无砟轨道系统技术的构成 型板式无砟轨道施工生产系统技术的角度来看，包括轨道板工厂的生产技术 和两大轨道板铺设现场。轨道板工厂的生产技术，按照工业设计理念，以实现最大 程度的机械化作业，设备利用率和高效的周转，充分发挥劳动力资源，运营效率。 包括预制轨道板，轨道板存储和轨道板打磨的轨道板生产。履带板现场完成铺设轨 道，轨道混凝土底板在床上的精确定位和固定钢轨，包括桥梁基础混凝土/混凝土路 基支承层和侧向挡块施工，毛坯轨道板店（包括最终确定空间几何现场运输，储存， 轨道板精调，沥青水泥砂浆灌注，轨道板张力连接，轨道板剪力连接） 。 型板式轨道系统技术，从技术属性点包括：预制轨道板，轨道板磨床的过程 之前，铺设轨道板沉淀评估，精确的测量技术（包括轨道板的生产和抛光的测量和 控制，设置标准网络测量和控制（相当于 CP） ，跟踪参考网络测量和评估（相当于 CP）和轨道板铺在精确的测量评估的粗调，微调后） ，基混凝土轨道板保温措施长 桥预应力混凝土技术的基础上，沥青水泥砂浆搅拌和输液过程。其中，轨道板生产 （预抛光）准确测量和沥青水泥混合和灌注系统板三大核心技术的。 (1)结构组成介绍 标准板和轨道板形板。标准板结构，如上所示。标准板长度 6.45 米，宽 2.55 米，厚度 0.2M，预应力混凝土结构。标准板纵向点 20 承的曲目单位，轴承铁路车站 设计以适应肩膀块的紧固件（VOSSLOH 紧固件） ，只有这样，才能确定其网上物业的 位置，所以他们每个人每个序列号后打磨。形板包括补偿板，特殊的电路板，电路 板和小曲线半径道岔板，其特征在于，补偿板，特殊的板，在船上的标准偏差的基 础上，开发了小曲线半径板，标准板也有类似的结构特点，分别围绕过渡曲线半径 小于 1500 米，道岔板单独设计道岔区。 (2)桥梁上轨道结构 桥梁上轨道结构包括：两布一膜滑动层，底座砼，沥青水泥砂浆联结层，轨道 板及侧向挡块。桥梁上轨道结构特点体现在底座砼施工工艺上。曲线超高设置通过 底座砼断面控制，其次底座砼为钢筋砼连续板带结构，施工方法特殊。如图 2 所示 第 6 页 共 15 页. 图 2 桥梁上直线段轨道结构示意图 (3)路基上轨道结构 路基上轨道结构包括路基防冻层、支承层砼(无筋)、沥青水泥砂浆联结层、轨 道板。路基上的曲线超高通过支承层下的防冻层控制。 (4)路桥过渡段轨道结构 为满足桥梁底座砼纵向力平衡，采用了特殊的摩擦板及端刺结构，做为桥梁与 路基之间的过渡。摩擦板上轨道结构与桥梁上略有不同，底座砼与摩擦板之间采用 单层土工布，底座板终端与端刺结构剪切联接。 2.2.3 型板式无砟轨道系统技术的主要特点 型板式无砟轨道系统在施工技术中主要体现以下几个特点： (1)精度要求高，工序控制严格 精度高体现在位置 几何尺寸、时间、温度等方面，譬如：现浇梁的顶面平整度 控制 4m/8mm；底座板高程精度5mm，轨道板粗定位10mm，轨道板精确定位控制在 0.2mm；CA 砂浆从搅拌成品到提升上桥，最终到灌注入板缝控制在 30 分钟内；底 座混凝土基本浇筑段必须在一天内完成等。 (2)大量使用非标设备及工装，对操作要求提高 为满足型轨道板的生产及施工，必须配置专用非标设备和工装。设备工装与 系统技术密不可分，突破了传统施工中对机具的使用要求。这些非标设备包括轨道 板生产中的模板、布料系统、磨床；现场铺设所需的沥青水泥砂浆搅拌设备、轨道 板精调系统；以及大量使用专用工具。专业化的设计增加了设备工装采购、加工和 使用难度。 (3)新材料的广泛使用 型板式技术大量使用了新材料，需要与材料供应商共同研制和开发。譬如用 于轨道板生产的高标号早强水泥、预应力钢筋，用于现场铺设的硬泡沫板、两布一 膜、沥青水泥砂浆中的干粉材料和乳化沥青等。伴随着新材料的使用，必然提出一 些新检测方法和检测标准。 2.2.4 主要施工工艺法 2.2.4.1 板厂概况 整个制板场占地面积为 80000m2，其中生产车间占地 11089m2，全场分厂车间内 作业的钢筋加工区、毛坯板预制区、成品板打磨装配区和厂房外的存板区、混凝土 拌和站 辅助工区等 6 个工区。 第 7 页 共 15 页. 生产车间依据博格板生产工艺流程、工序顺序和物流方便布置设计。按钢筋原 材料进入至预制轨道板出车间的顺序方向，以三条毛坯板生产线为主轴，横向成三 跨结构，主厂房设三条预制生产线，全长 288 米。车间整体结构采用钢框架结构。 板场设备的制作安装是按照博格公司工艺设计进行制作加工安装的，分直接引 进 国内研发制造加工 以及利用国产设备三种情况，共 33 种，64 台套。主要设备有： HZS150 混凝土搅拌站，混凝土布料机 1 台，LDA5T 电动单梁桥式起重机 2 台，LH16T 电动双梁桥式起重机 3 台，LH（8）T16t 电动双梁桥式起重机 1 台，预应力模具（包 括张紧单位，装置，液压泵）3 套，GDB-VG-K25T / 4 杯真空吊具，起重力 100KN 轨 道板的翻转机，抛光混凝土轨道板机 1 台，OGFD-6.3 空气压缩机 1 台龙门 MG32/5- 50.4 DNA03 数字水准仪 TCA1800 高精度全站仪 1 台吊车 2 台。 板场设计生产能力为，主厂房分为三个粗板生产线，每条生产线 27 套模具，24 小时最高产量为 81 块空白板。抛光研磨机及其配套设备 1 台，24 小时通常可以打磨 的成品板为 80-100 块。 板厂的布置与设计体现以下两个特点： 整套工艺较多使用了计算机数控操作 机械化、机电一体化作业，自动化程度很 高，实现了工程的高科技施工。整个制作、加工过程工序衔接合理，物流组织与工 艺配套。 2.2.4.2 重难点工程介绍 模具制作与安装: 模具制作及安装是建厂过程中工艺难点。模具加工精度要求高，平面精度 0.5mm，承轨道模具尺寸精度0.3mm。模具分标准板、小半径曲线板 补偿板和特 殊板。标准板模具设计长 6.45m 宽 2.55m，由地脚螺栓及支撑钢板、缓冲橡胶块、 支架 面板、承轨台、纵向隔模、橡胶端模以及辅助部件组成。 小半径曲线板模具分 600-1500m 和 350-600m 两种半径的曲线模具。由于左右线 排水坡方向相反，承轨台在左右线也位置相反，曲线模具又分内外线两种。特殊模 具总长 12.5m，专门制造补偿板使用，通过横向端模板的位置变化可调节适应补偿板 的不同长度。 模具安装采用徕卡 DNA03 数字电平，首先用测得张拉台座两端张拉横梁上张拉 钢丝钳口的高程，并求出两端的高程平均值，要求张拉池两端张拉横梁的高度应处 于同一水平，允许的最大差值为1mm，全局模板需要模板的 V 形缺口中线和 5 张 紧缺口中心 5 张紧缺口中心对齐，要求的精度达到1 毫米。在同一水平面上，误 差范围为0.3 毫米数字高程承受轨道站的电平测量。 钢筋加工及绝缘检测: 轨道板内钢筋由 10mm、5mm 预应力丝、20mm 精扎螺纹钢筋及上下两层钢 筋网片组成。钢筋间纵横节点用绝缘卡连接，或用热缩管隔离。 第 8 页 共 15 页. 钢筋网片入模安装顺序为：5mm 预应力丝入槽下层钢筋网片安放 10mm 预应力丝入模初张拉(20%)纵向隔模安装终张拉(100%)上层 钢筋网片安装的顺序进行。钢筋网片加工完和入模后均要进行绝缘检测。 轨道板采用整体横向张拉工艺，用大吨位张拉横梁，同时张拉 60 根预应力丝， 张拉力达 470 吨。预应力钢筋张拉采取双向双控方法，分两个过程：先张拉到理论 拉力的约 20%，用环形螺母锁紧，静停 30 分钟，在此期间安装纵向模板；再张拉到 理论拉力的 100%，并放上支承板，锁紧环形螺母，稳定后停止全部预加应力设备。 要求张拉过程同端千斤顶位移差不大于 2mm，两端千斤顶位移差不大于 4mm。张拉完 成后，实际张拉力、伸长量读数与理论计算值的误差不得超过 5%。单根实际张拉力 与理论张拉力误差不大于 15%。 2.2.4.3 轨道板混凝土材料选定及其灌注工艺 砼材料选择上与国内指标差别较大的项目主要为水泥，其中水泥比表面积与早 期强度要求与国内有较大差异,其中水泥比表面积指标要求为：500600 m2/。早 期强度要求为：标准胶砂抗压强度要求 2 天达到38 MPa。 型板混凝土采用 C55 混凝土强度等级，要求混凝土的早期强度 16 小时48 MPa，28 天混凝土抗压强度达到 55MPa。 具体量化模板可以投入使用布料机混凝土布料均匀，也能保证混凝土浇筑均匀 和底部的表面粗糙度和轨道板厚度可控。采用模具下安装的附着式振捣器捣固的方 法，混凝土的温度应在 20-30。混凝土入模温度在 15-30。 浇筑完毕混凝土初凝并起出侧模板后，应及时在混凝土养护用帆布覆盖。经过 完成浇筑混凝土 16H，试件强度为 48MPa 或更高，然后在画布上，把床单和切割预应 力筋开始轨道板剥离的操作。空白板在车间自然存放 24 小时后即可运送到车间外堆 放。 (1)打磨 1）轨道板翻转：轨道板存放 28 天后即可打磨，研磨时由龙门起重机，吊梁抓 斗运输空白板机翻转，开始转向机液压装置，夹紧空白板，转动装置到极限位置时， 翻转 180，转动装置滚下轨道板线的位置，解除锁定装置车床。 2）切割漏筋：轨道板翻转车轮支架电缆轨道板运到钢板切割站，其两侧由圆盘 锯切割筋泄漏。 3）轨道板打磨抛光完成轨道板的研磨机，工作过程中需要水，电，气，污水处 理系统同时运行，正常情况下，轨道板磨床的时间大约是 15 分钟。主要工作如下： 固定轨道板：托架线将轨道板运送到打磨工位，然后通过设置在轨道板下的 6 个油缸将毛坯板顶起并进行找平调整，用 4 个油缸控制，从侧面 6 个夹紧油缸将轨 道板卡紧。此时即可开始对毛坯板进行测量和磨削加工。 第 9 页 共 15 页. 生成子程序：激光测量系统，通过测量轨道板承轨台的关键点，计算相对的平 面板加工面位置的内圆磨床（或传感器测量系统） ，然后转换为轨道板表面加工，路 由控制数据（每个轴承导轨站 YZ 坐标和倾斜角度）自动生成数控加工板材抛光子程 序。 4）轨道板抛光研磨和抛光过程中给定的量，砂磨机，研磨机，两个轮子上的轨 道板研磨行程的数目，直到它符合质量标准。 雕刻编号：轨道板打磨完成后，测量系统自动跟踪板抛光质量检测，检验合 格后，该程序会自动生成轨道板雕刻布板编号刻在轨道板。 清洗板：序号在机器上进行雕刻，具有固定冲洗装置冲洗履带板。后松开夹 紧油缸，滚轮支架板放在网上，打开粉碎室有望走出，抛光光洁度轨道板运出，下 一个空白板进入磨腔。 (4)扣件安装及整板绝缘检测 轨道扣件在场内安装，打磨完成后轨道板沿滚轮线运至扣件安装工位装，首先 利用吸尘器对存满水和杂质的螺栓孔进行清洁并吹干，再用注油机定量注入润滑油 脂，人工插螺栓和摆放扣件，最后用气动扳手采用固定力矩(30-50Nm)拧紧每个螺栓。 并经绝缘检测工位对成品板进行整体绝缘性能检测后，将其运至成品板存放区。 3 3 CRTSCRTS IIII 型轨道板裂缝问题型轨道板裂缝问题 3.13.1 裂缝形成的原因分析裂缝形成的原因分析 3.1.1 温度裂缝 温度裂缝主要是由温差造成，即由于混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境 或轨道板结构内部温度发生变化时，混凝土将会发生变形，若变形遭到其他固件限 制，则在轨道板内产生应力，若内应力超过混凝土最大抗拉强度时即会产生温度裂 缝。与其他裂缝产生原因不同的是温度裂缝随温度变化而变化。可将温差为以下三 种: 水化热导致的混凝土内外部温差、整体结构的温度升降差、结构从上表面至下 表面的温度梯度。 (1)水化热导致的混凝土内外部温差。在混凝土浇筑初期，水泥水化过程中要产 生大量的热量，并且其大部分热量将在 3 天内释放。由于混凝土是热的不良导体, 使得水化热积聚在混凝土内部不易散发，大多内部的温度会在浇筑后的 3 至 5 天达 到最高值。而混凝土表面温度则为环境温度, 这就形成了内外温差值，从而产生温 度应力、温度变形，使混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力。温度应力与温差 成正比，即温差越大，温度应力也就越大。当混凝土的抗拉强度低于该温度应力时， 便将开始产生温度裂缝。这种温度差一般可达 15以上，德国雷达轨道在设计时采 用了 25的温度差。使用初期，混凝土内外应变差可达 0.25，但在长期的使用过 程，考虑到混凝土徐变的影响，这种应变仍将近初始应变的二分之一。 (2)整体结构温度升降差。在季节性变化与日照的循环变化下，混凝土整体结构 第 10 页 共 15 页. 发生均匀的温度升降变化，从而使结构发生伸缩。这种伸缩在没有纵向约束或约束 很小的情况下，产生的温度力可以忽略不计。但事实上无砟轨道混凝土结构纵向受 到多方面的约束，如果混凝土结构很长则引起的温度应力就很大，从而导致混凝土 出现贯通的温度裂缝。无砟轨道混凝土结构在炎热夏季日照的循环下，结构的整体 温差可以达到 2530。由于季节性变化大，混凝土温度最高与最低时的温度差 甚至可达 5070 。 (3)结构上下表面的温度梯度。混凝土结构在太阳光的照射下，其上表面温度高， 下表面温度低。由于混凝土是热的不良导体，轨道板在纵向上就存在温度梯度。温 度梯度会使轨道结构发生翘曲及轨道板表面出现横向裂缝。 3.1.2 施工工艺不当造成的裂缝 混凝土施工过程中施工过程中没有严格按照质量控制的要求，将有可能产生施 工裂缝，其原因主要有两个： （1）混合的混凝土混合比是无法衡量的水的量不被控制，导致质量不均匀的，不一 致的收缩裂缝的浇筑; （2）轨道板模型五支腿位置放置不当或浇筑混凝土从混合的时间太长，导致了大量 的网状不规则的裂纹; （3）跟踪板脱模油使用不当造成的释放性不均衡，前吹松或吹孔堵塞，或缺乏时间， 使固化的混凝土强度值不够高，不按照释放没有轨道板规格或其他环节的工作要求， 轨道板表面混凝土开裂; (4) 跟踪板前释放的真空吊具五个伸开双腿不协调，导致在预裂纹裂缝。板起重没 有做在轻吊轻，或挂点吊具设计不合理，可能会导致成品板开裂。 3.1.3 荷载裂缝 在这个过程中，设计计算，钢筋结构不合理大小是不到位，施工处理不当，不 按图纸施工建设阶段等因素，可能会产生荷载裂缝。如果轨道板悬挂位置的设计过 程中的“升降”是不合理的，那么它可能有一个更大的弯矩，使轨道板开裂。载荷 和应力裂纹一般垂直或倾斜状态得到加强。如果钢和混凝土粘结应力引起的过度破 解，在纵向方向上的裂缝的加固方向一致的针状或分割形状。 3.23.2 道板裂缝的特征道板裂缝的特征 CRTSII 型无砟轨道板裂缝主要有以下几种常见情况： 混凝土与轨枕交接处的四个角端有 40 度左右的角裂缝； 轨道板中间有纵向或横向的裂缝； 裂缝在初凝结束后的 23 天和 2 个月左右都会出现并有逐步发展的趋势； 裂缝宽度肉眼可见、无法测量或裂缝不贯通轨道板。 图 3 是典型的 CRTSII 型无砟轨道轨道板混凝土裂缝示意图。 第 11 页 共 15 页. 图 3 II型 无砟轨道轨 道板混凝土 裂缝示意图 3.33.3 裂裂 缝的预缝的预 防防 3.3.1 优化混凝土配合比 优化混凝土配合比是有效防止轨道板裂缝的重要措施，优化后的表 3-8 所示的 混凝土配合比方案与表 3-9 的方案相比，C40 混凝土优化为后效果明显，可以从以下 几个方面来考虑: （1）减少水泥的用量。降低水泥的用量可以减少水化热，所以在其他要求满足 的的情况下可以采取水泥用量较少的配合比方案； （2）增加粉煤灰的用量，加强粉煤灰的等级，因为等级高的粉煤灰有减水作用， 这也是有效减少水化热的另一有效措施； （3） 降低砂的用量和增加石用量。 表 3-8 C40 混凝土材料组分 kg/m3 水泥混合砂石（525mm）粉煤灰 （II） 水减水剂膨胀剂 3276001 215551727.8128 表 3-9 C40 混凝土材料组分 kg/m3 水泥混合砂石（525mm）粉煤灰 （II） 水减水剂矿粉 3005241 296951408.640 3.3.2 改进施工工艺 （1）浇筑前基床或混凝土底座上要用水充分湿润，保证浇筑混凝土时底层部分 仍有水分。 （2）应尽量避免高光强度，及时浇水。如果这个项目需要在夏季施工，尽量避 免下午高温时段浇筑，可以把浇筑合理安排在夜间。 （3）浇筑过程中振动，不能不振或过振。振动时间应该是统一的间距要均匀， 振动力波及范围重叠一半合适。浇筑后的混凝土表面要压实，平整。 第 12 页 共 15 页. （4）初凝前进行二次振捣。由于商品混凝土塌落度大，混凝土在初凝前就存在 泌水现象。气温高时混凝土表面失水严重，会导致混凝土表面出现硬皮。在初凝时 混凝土内部仍存在大量水分，随着水化的继续，多余水分蒸发后就会导致混凝土表 面产生裂缝。因此，在混凝土初凝前进行二次振捣有利于多余水分的蒸发，破坏初 凝前产生的毛细管道。 （5）即时薄膜保护。混凝土浇筑后立即用塑料薄膜覆盖保护，可以减缓混凝土 表面水分蒸发，避免剥皮。 （6）增加封闭的曲面的数量。每小时一次的高凝状态检查，并检查表面是否有 裂纹，发现小裂缝采取立即封闭表面，以避免裂缝在混凝土初凝前产生。 （7）在初凝即将结束前用抹子拍打容易出现裂缝的区域，特别注意双块式轨枕 或长轨枕与新混凝土的结合部位。 （8）注意混凝土表面隔热保护。混凝土各部位的温差是引起温度裂缝产生的原 因，在高温季节混凝土裸露表层升温较快，在低温季节当有霜冻或过分通风散热时 降温过快，极容易引起表层裂缝，所以一定要采取表层隔热措施。 （9）终凝后，加倍保护。维护是至关重要的一个环节，需要保持混凝土终凝双 麻袋用稻草和节约用水的水分流失，并根据具体情况随时补充水分流失。 （10）及时设置预裂缝。对于有预裂缝要求的结构部位应设置预裂纹，如果施 工中没有较早的切割混凝土预制裂纹，然后白天气温较高时，混凝土的固化会很快 出现稍有不对通过裂缝。 （11）当浇筑的混凝土板具有一定强度后，应将扣件放松，防止钢轨的伸长而 引起轨道板产生裂缝。 3.3.3 优化原材料 （1）要降低水化热，尽可能使用早期水化热低的水泥，你可以选择合适的无机 材料和水泥细度模数调整。 降低熟料 C3A、C3S 含量，一般可以使用热矿渣硅酸 盐水泥和低热水泥。不影响水泥的活性的情况下，适当增加水泥的细度，影响细 度的水泥水化热耗散率。试验表明，每增加 100 平方厘米/克，1 天的水化热的比表 面积会增加 17-21J/g 的，7 天和 20 天分别增加 4-12 焦耳/克。 （2）尝试增加粗骨料的大小，总表面面积较小时，混凝土的收缩越小。多层次 分级或连续骨粒，层次更好，更小的空隙，以更好地防止裂纹。 （3）谨慎使用膨胀剂。添加膨胀混凝土开裂对抑制早期有很好的效果，但膨胀水 化产物是硫铝酸盐水泥，硫铝酸盐在干燥的环境会失去结晶水，导致收缩混凝土开 裂加剧。 第 13 页 共 15 页. 结结 论论 20 世纪 60 年代，高速铁路在世界发达国家崛起以来，截至目前高速铁路在世界 范围内的交通运输领域已经成为了不可取代的一部分，而且所占的比重有不断上升 的趋势。 高速铁路是人类智慧的结晶，随着社会的进步和全球经济一体化进程的推进， 高速铁路技术不断翻新，尤其是无砟轨道领域的技术变革。截至目前，中国已经有 多条高速铁路已经建成并投入运营，已经取得了巨大的经济效益和社会效益，这些 成绩的取得无不与新型轨道结构的应用分不开的，根据实践经验，中国在新型轨道 研究方面取得了一些经验 ：