无砟轨道施工技术讲座

（2）底座标高控制和凸形挡台精确定位
底座的标高和凸形挡台的定位精度直接影响砂浆层和凸台周围填充树脂的灌注质量，施工中应根据测量规范中的相关要求，采取相应措施严格控制底座的标高及与凸台可连接的预埋钢筋位置，准确定位凸形挡台的中线和前后位置。
（3）水泥乳化沥青砂浆灌注
水泥乳化沥青砂浆的质量直接影响CRTS I型板式无砟轨道的耐久性。影响砂ห้องสมุดไป่ตู้质量的因素除了材料本身外，还包括灌注设备的性能、施工工艺及施工温度等。在底座与轨道板间隙过大的特殊情况下，应及时更换相应尺寸的灌注袋，确保砂浆灌注饱满，轨道板边缘悬空不得大于30mm。
（4）轨道状态精调
根据轨道结构设计特点和施工方法，CRTS I型板式无砟轨道状态的精调在长钢轨铺设完成后进行，钢轨空间几何形位通过CPⅢ控制网和安设在凸形挡台上的轨道基准点精确定位。为保证轨道的高平顺性和钢轨支承刚度的均匀性，钢轨左右位置通过移动设有长圆孔的铁垫板实现无备件无级调整，钢轨高低位置通过充填快速固化的树脂垫板进行无级调整。扣件弹条和锚固铁垫板的螺栓扭矩应严格按相关技术条件控制。
（6）在桥梁固定支座上方，桥梁和底座板间设置剪力齿槽及锚固筋，将制动力和温度力传递到墩台上。台后路基设置摩擦板、端刺锚固结构（如图3－6），承受温度荷载、制动荷载和混凝土收缩等效荷载的作用下桥上轨道结构传递的纵向力，保证台后路基及轨道结构的稳定性。
图台后锚固体系
2.轨道板结构设计及技术要求
CRTSⅡ型板式无砟轨道预制混凝土轨道板为单向预应力结构（如图），混凝土强度等级C55。标准轨道板外形尺寸6450×2550×200mm，匹配弹性不分开式扣件，轨道板上设挡肩结构，每块轨道板设10对扣件，节点间距650mm，相邻承轨台间的板面设深度为38mm的横向预裂缝，预裂缝间距650mm。轨道板横向设60根直径10mm的预应力筋，纵向设有6根直径20mm精轧螺纹钢筋，用于轨道板间的纵向连接。
对于路基地段，为减小路基不均匀沉降对轨道结构的影响，混凝土底座尽可能纵向连续铺设，考虑其裂纹宽度的控制，根据不同的环境条件，底座隔一定距离设置横向伸缩缝。底座的截面尺寸及配筋设计需对基础不均匀沉降工况下的结构安全性进行检算。
对于桥梁地段，为减小桥梁挠曲和梁端转角引起的底座弯曲应力及温度荷载影响，桥上底座伸缩缝对应单元轨道板设置，长度一般在4~6m。
（1）无砟轨道的基础从过渡点开始向有砟轨道方向至少延伸15m，同时满足有砟轨道区段最小道砟厚度的要求。
（2）过渡段设置辅助轨，长度为25m，其中无砟轨道内约5m，有砟轨道内约20m。辅助轨与基本轨的中心间距为520mm，辅助轨采用60kg/m钢轨。
（3）过渡段有砟轨道可采用分级轨下胶垫刚度实现轨道刚度的平顺过渡。
（1）轨道板
根据列车荷载、温度梯度引起的翘曲变形及轨道板在制造、运输和施工工况下的最不利受力条件，确定轨道板设计弯矩，并按容许应力法进行结构设计检算和配筋设计。整体式和框架式轨道板采用双向部分预应力混凝土结构，设计检算其截面边缘混凝土拉应力不超过0.7 （ 为混凝土设计抗拉强度），同时检算截面边缘混凝土最大压应力和钢筋应力幅。对于普通混凝土框架式轨道板，根据相关设计规范要求，设计检算其截面最小配筋率，截面边缘混凝土最大压应力，钢筋最大拉应力及混凝土裂缝宽度。
（二）CRTSⅡ型板式无砟轨道结构
在我国前期无砟轨道研究成果和消化吸收引进技术的基础上，针对我国高速铁路站后工程和线下基础工程条件，在无砟轨道结构及接口设计、工程材料、建造技术等方面开展了系统技术攻关，形成了高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道成套技术，再创新成果自京津城际铁路首次投入工程应用后，相继在京沪、沪杭、京石、石武、津秦等多条高速铁路工程中得到全面推广。
（2）凸形挡台
凸形挡台按固定于底座上的悬臂构件进行设计，将最不利水平荷载以集中力的形式作用于凸形挡台，荷载作用点距底座顶面195mm，受力图式如图3-4所示，根据凸形挡台设计弯矩，将圆形挡台换算为矩形截面，按容许应力法进行结构配筋设计。
图3-4凸形挡台受力图式（单位：mm）
（3）底座
底座在列车荷载作用下的设计弯矩根据弹性地基梁上的“梁—板”计算模型计算确定，不考虑温度梯度效应引起的翘曲变形影响。
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一、各种类型无砟轨道结构介绍
表 无砟轨道结构类型及应用概况
无砟轨道结构类型
应用线路
预制板式无砟轨道
CRTSⅠ型板式
沪宁城际、广株、哈大等
CRTSⅡ型板式
京津城际、京沪、沪杭、京石、石武等
CRTSⅢ型板式
盘营、武汉城市圈城际铁路等
岔区板式
武广、京沪等
现浇混凝土式无砟轨道
双块式
武广、郑西等
（5）混凝土底座。底座为分段设置的钢筋混凝土结构，主要功能为承受荷载，并将其传递至线下基础，固定凸形挡台，为曲线地段的超高设置提供条件。
1.轨道结构设计
CRTS I型板式无砟轨道的结构设计主要考虑列车活载、温度荷载（包括整体温度变化和温度梯度）和混凝土收缩徐变等的影响，同时对基础不均匀沉降、施工临时荷载等特殊工况下下的结构强度进行安全检算。无砟轨道结构按明确的层状体系设计，垂向荷载从上至下逐层传递，水平荷载通过底座上设置的凸形挡台及周围填充树脂传递至下部支承基础。路基、桥梁和隧道地段的无砟轨道结构组成相同，轨道板外形尺寸统一。
轨枕埋入式
武广、郑西、哈大等
（一）CRTSⅠ型板式无砟轨道结构
CRTSⅠ型板式无砟轨道由钢轨、扣件系统、预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层、钢筋混凝土底座、凸形挡台及其周围填充树脂等部分组成，如图所示。
图CRTSⅠ型板式无砟轨道
（1）扣件系统。CRTSⅠ型板式无砟轨道配套采用左右、高低位置调整能力较强的弹性分开式扣件系统，如WJ-7型扣件等。其主要功能是保持轨距，提供轨道弹性，调整轨道几何形位，满足轨道绝缘性能要求。
（2）预制轨道板。轨道板是CRTSⅠ型板式无砟轨道的直接承力结构，根据环境和下部基础条件，其结构类型分为预应力整体式、预应力框架和普通混凝土框架轨道板三种。其主要功能是准确定位安装钢轨和扣件，承受荷载，并将竖向荷载传递至下部结构，水平荷载传递至凸形挡台；提供轨道系统适应轨道电路和综合接地技术要求的接口。
为适应我国高速铁路无绝缘轨道电路，轨道板内钢筋网片进行了“绝缘化”处理设计。为满足高速铁路综合接地系统的技术要求，轨道板内设置了接地钢筋和两个接地端子，相邻轨道板在施工阶段通过不锈钢连接线进行等电位连接。
轨道板采用长线台座法工艺生产，在再创新研究成果和工程实践的基础上，我国铁路2008年研究制定了《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板（有挡肩）暂行技术条件》，其中详细规定了轨道板原材料、制造工艺、质量要求、试验方法、检验规则及存放、运输和装卸等技术要求。
1.轨道技术特点
（1）路基、桥梁和隧道地段的轨道结构纵向连续，轨道板间通过6根精轧螺纹钢筋纵向连接，轨道板与下部支承基础间设30mm厚的水泥乳化沥青砂浆充填层，其中路基、隧道地段轨道板的下部支承基础为无配筋的水硬性支承层，桥梁地段轨道板的支承基础为钢筋混凝土底座板，其跨越梁缝纵向连续，实现不同线下基础上预制轨道板的设计、制造和施工标准化。
3.水泥乳化沥青砂浆技术要求
水泥乳化沥青砂浆调整层是CRTSⅡ型板式轨道结构中的关键组成部分，其性能直接影响轨道结构的稳定性和耐久性，其设计厚度为30mm。水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂等经特定工艺搅拌而成，设计要求其具有良好的力学性能、施工性能和耐久性。
通过原材料选择、配合比设计、室内性能试验和现场工艺性放大试验等研究过程，并经过试验段工程试验验证，我国自主研发了满足高速铁路CRTSⅡ型板式轨道系统设计要求的水泥乳化沥青砂浆，形成了材料制备、砂浆灌注施工、质量检验、养护维修等成套技术装备和工艺，2008年我国研究制定了《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》，其中详细规定了原材料、砂浆性能、施工工艺、试验方法和质量检验等技术要求，为无砟轨道水泥乳化沥青砂浆充填层质量提供了可靠保证。
（3）凸形挡台及其周围填充树脂。凸形挡台是无砟轨道限位结构，设置于底座两端中部位置，其主要功能是对轨道板纵、横向限位，将水平荷载传递至底座及下部基础，并作为轨道基准网控制点的安设基础。凸形挡台周围填充树脂主要是充填轨道板与凸形挡台的间隙，缓和水平荷载对凸形挡台的冲击，协调轨道板的温度变形。
（4）水泥乳化沥青砂浆充填层。CRTSⅠ型板式无砟轨道系统采用强度和弹模较低、施工性能好的水泥乳化沥青砂浆，采用袋装法施工工艺。其主要功能是施工调整，保证轨道板均匀支承，传递竖向荷载，协调轨道板温度翘曲变形。
（4）过渡段有砟轨道采用道砟胶粘结以减小道床的下沉。道床胶结的范围分：全部粘结—包括枕下道砟、砟肩、轨枕盒内的道砟全部粘结；部分粘结—只粘结枕下道砟和砟肩的道砟；局部粘结—只粘结枕下部分的道砟。从过渡点开始向有砟轨道方向依次实施全部粘结、部分粘结和局部粘结道床。
3.轨道电路绝缘及综合接地
为减少无砟轨道区段对轨道电路的传输衰耗，并与我国ZPW-2000谐振式轨道电路相匹配，CRTS I型板式无砟轨道预制轨道板中的钢筋需进行绝缘处理，通过设置隔离层等措施，保证纵、横向预应力筋不形成闭合回路；轨道板中普通钢筋通过采用环氧树脂涂层等措施实现钢筋绝缘。
为预防接触网高压线故障时可能感应产生的跨步电压和接触电位对无砟轨道混凝土结构、人身及设备安全造成影响，无砟轨道系统必须进行接地设计。CRTS I型板式无砟轨道综合接地在预制轨道板上设置。综合接地钢筋采用普通钢筋，接地用的纵、横向钢筋采用焊接方式进行连接；纵向接地钢筋与其他横向钢筋的连接用卡扣绝缘。在轨道板线路外侧的板端各设置1个共2个接地端子，与相邻钢筋牢固连接，接地端子采用不锈钢材质。
4.路基地段CRTS轨道Ⅱ型板式无砟轨道结构及技术要求
路基地段CRTSⅡ型板式无砟轨道由钢轨、弹性不分开式扣件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层和支承层等组成，其标准横断面如图3－8所示。
对于隧道地段，底座设计考虑列车荷载和混凝土收缩影响，进行强度和裂缝检算，隧道内温度变化相对较小，不考虑温度荷载的影响，其纵向连续长度可适当延长。
2.与有砟轨道过渡段设计
为实现不同轨道结构刚度平顺过渡，保证线路高平顺性要求，CRTS I型板式无砟轨道与有砟轨道之间设置过渡段，轨道过渡段与基础过渡段相互错开设置。其结构设计要求主要包括：
图CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板
轨道板设计计算按纵向和横向分别进行，纵向设计考虑列车荷载、温度荷载和混凝土收缩等效荷载的作用，列车荷载作用下的纵向弯矩将轨道板模拟为“弹性地基梁”计算，考虑设置“V”型预裂缝，轨道板的计算厚度取0.16m，考虑轨道板与支承层间的协同受力，支承层按等效刚度换算，“梁”的换算厚度为0.196 m；轨道板横向简化为0.65m的“宽轨枕”计算模型，考虑其不同的支承工况，确定其最不利承载弯矩，据此进行配筋设计。轨道板纵向连接设计除列车活载外，需考虑系统温降和混凝土收缩等效活载作用下，对轨道板纵向连接后的混凝土压应力、钢筋拉应力和轨道板接缝处裂缝宽度等进行检算。
（4）梁面设置“两布一膜”滑动层，减小桥梁伸缩引起的钢轨和底座板内纵向附加力，实现底座板跨梁缝纵向连续，可减少大跨连续梁上伸缩调节器的设置。距梁端一定范围的梁面上设置高强度挤塑板，减小梁端转角对轨道结构的影响。
（5）桥上底座板两侧设置侧向挡块，提供轨道结构的横向和竖向限位，保证轨道结构在温度荷载作用下的竖向屈曲稳定性。
（2）轨道板采用工厂化预制，通过布板软件计算出轨道板布设、制作、打磨、铺设等工序所需的全部轨道几何数据，实现了设计、制造和施工的数据共享。
（3）轨道板承轨部位采用数控机床打磨（如图），制造精度高，通过高精度的测量系统精确定位，最大限度降低了轨道精调工作，实现轨道的高平顺性。
图轨道板承轨部位的数控机床打磨
4.质量控制要点
（1）轨道板制造质量控制
轨道板的制造和质量控制标准应严格按照相关技术条件要求进行执行，质量控制要点包括：轨道板内钢筋的绝缘处理，接地钢筋和端子的设置，混凝土养护温度的自动控制，预施应力的准确控制，锚穴周围的粗糙处理和封锚砂浆的冲击压实，轨道板的及时水养；轨道板外形外观和绝缘质量的检测及轨道板存放。